Dockerfile：鏡像構建

目錄

• Docker File
  • Docker 鏡像原理
• Dockerfile
  • 鏡像制作
  • Dockerfile 概念
  • Dockerfile 常用命令
    • FROM 命令
    • RUN 命令
    • COPY 命令
    • CMD 命令
    • ENTRYPOINT 命令
    • ENTRYPOINT 和 CMD 混合使用
    • VOLUME 命令
  • 案例一：自定義 centos7 鏡像
  • 案例二：發布 SpringBoot 項目

Docker File

Docker 鏡像原理

思考：

• Docker 鏡像本質是什么？
• Docker 中一個 centos 鏡像為什么只有 200MB，而一個 centos 操作系統的 iso 文件要幾個 G ？
• Docker 中一個 tomcat 鏡像為什么有 500MB，而一個 tomcat 安裝包只有 70 多 MB ？

操作系統組成：

• 進程調度子系統
• 進程通信子系統
• 內存管理子系統
• 設備管理子系統
• 文件管理子系統
• 網絡通信子系統
• 作業控制子系統

Linux 文件系統由 bootfs 和 rootfs 兩部分組成：

• bootfs：包含 bootloader（引導加載程序）和 kernel（內核）。
• rootfs：root 文件系統，包含的就是典型 Linux 系統中的 /dev，/proc，/bin，/etc 等標准目錄和文件。
• 不同的 linux 發行版，其 bootfs 基本一樣，而 rootfs 則不同，如 ubuntu，centos 等。

Docker 鏡像：

• Docker 鏡像是由特殊的文件系統疊加而成。
• 最底端是 bootfs，其使用的是宿主機的 bootfs 。
• 第二層是 root 文件系統rootfs，稱為 base image 。
• 再往上可以疊加其他的鏡像文件。
• 統一文件系統（Union File System）技術能夠將不同的層整合成一個文件系統，為這些層提供了一個統一的視角，這樣就隱藏了多層的存在，在用戶的角度看來，只存在一個文件系統。
• 一個鏡像可以放在另一個鏡像的上面。位於下面的鏡像稱為父鏡像，最底部的鏡像成為基礎鏡像。
• 當從一個鏡像啟動容器時，Docker 會在最頂層加載一個讀寫文件系統作為容器。

總結：

• Docker 鏡像本質是什么？
  • 是一個分層文件系統。
• Docker 中一個 centos 鏡像為什么只有 200MB，而一個 centos 操作系統的 iso 文件要幾個 G ？
  • Centos 的 iso 鏡像文件包含 bootfs 和 rootfs，而 docker 的 centos 鏡像復用操作系統的 bootfs，只有 rootfs 和其他鏡像層。
• Docker 中一個 tomcat 鏡像為什么有 500MB，而一個 tomcat 安裝包只有 70 多 MB ？
  • 由於 docker 中鏡像是分層的，tomcat 雖然只有 70 多 MB，但他需要依賴於父鏡像和基礎鏡像，所有整個對外暴露的 tomcat 鏡像大小 500 多 MB 。

Dockerfile

鏡像制作

Docker 鏡像如何制作？

• 方法一：容器轉為鏡像

docker commit 容器id 鏡像名稱:版本號
docker save -o 壓縮文件名稱 鏡像名稱:版本號
docker load –i 壓縮文件名稱

• 方法二：使用 Dockerfile

Dockerfile 概念

什么是 Dockerfile ？

• Dockerfile 是一個文本文件，包含了一條條的指令。
• 每一條指令構建一層，基於基礎鏡像，最終構建出一個新的鏡像。
• 對於開發人員：可以為開發團隊提供一個完全一致的開發環境。
• 對於測試人員：可以直接拿開發時所構建的鏡像或者通過 Dockerfile 文件構建一個新的鏡像開始工作。
• 對於運維人員：在部署時，可以實現應用的無縫移植。
• 官方 Dockerfile 文件參考：https://github.com/CentOS/CentOS-Dockerfiles

Dockerfile 主要組成部分：

1. 基礎鏡像信息：如 FROM centos:6.8
2. 制作鏡像時的操作命令：如 RUN yum insatll openssh-server -y
3. 容器啟動時的執行命令：如 CMD ["/bin/bash"]

Dockerfile 常用命令

• FROM：指定基礎鏡像。
• MAINTAINER：指定維護者信息。
• RUN：制作鏡像過程中的操作命令。
• ADD：加載主機文件（會自動解壓）。
• WORKDIR：設置當前工作目錄。
• VOLUME：設置卷，掛載並映射主機目錄。
• EXPOSE：指定對外的端口。
• CMD：指定容器啟動后的要執行的命令。
• COPY：用於將本地文件或者目錄拷貝進容器鏡像。
• ENV ：環境變量。
• ENTRYPOINT：容器啟動后執行的命令。

FROM 命令

使用 Dockerfile 做定制的鏡像，都是從基礎鏡像開始的。這個基礎鏡像可以是各種版本的操作系統、或帶着中間件的操作系統、或是自定義的操作系統鏡像。本地有就從本地直接用，本地沒有會去下載。

好習慣是將 Dockerfile 文件放在集中的位置，最好是共享存儲里面。然后以項目名稱創建目錄，以 tag 名創建子目錄。

[root@localhost ~]# mkdir dockerfile
[root@localhost ~]# cd dockerfile/
[root@localhost dockerfile]# mkdir nginx
[root@localhost dockerfile]# cd nginx
[root@localhost nginx]# mkdir v1from
[root@localhost nginx]# cd v1from/
[root@localhost v1from]# vi Dockerfile

注意創建 Dockerfile 名稱就只能叫做“Dockerfile”，不然的話需要用 -f 參數指定 Dockerfile，看個人習慣。如果使用清晰的目錄結構，建議使用 Dockerfile 命名。

這個 Dockerfile 只有一行 from 命令，即引用 nginx 這個基礎鏡像，剩余的動作完全沒有。這並沒有實際意義，除了演示不會有人這么做 Dockerfile 的。

# 構建鏡像
docker build -t nginx:v1from .

注意：

• 最后的“.”，代表從本目錄的 Dockerfile 執行，也可以使用絕對路徑。
• 打鏡像的時候最后鏡像名稱和t ag 都由自己規划，即“:”前后都是自定義。
• 如果名稱和 tag 和之前版本重復，相當於提交新版本並覆蓋原有鏡像。

使用新做的 nginx:v1from 鏡像啟動容器：

RUN 命令

用於執行后面跟着的命令行命令。有兩種格式：

RUN <命令行命令>
RUN ["可執行文件", "參數1", "參數2", ...]

仍然以 nginx 為基礎鏡像，這次增加一個 RUN 命令：

說明：可以到 docker.com 上查看 nginx 鏡像的說明文檔，找到這個鏡像中 nginx 默認 web 目錄的位置為：/usr/share/nginx/html/，並使用 echo 命令打印一句話並重定向到該目錄下的 index.html 文件中。

容器啟動后，再通過 nginx 看到這個靜態頁面查看命令執行結果。

可見默認文件 index.html 的內容已被修改。

注意事項：

• 命令行命令就是 shell 命令，常用於此的命令包括：yum install/apt-get、wget、tar 等，當然也可以用下一節學習的 COPY 命令，拷貝腳本到容器中，然后用 RUN 執行。
• RUN 命令僅在 docker build 過程中生效，鏡像完成后，docker run 后 RUN 腳本或命令則不再生效（可以用 yum 命令理解，已經在 docker build 的時候安裝相應的東西進入鏡像，啟動容器的時候已經用到 yum 安裝的內容，自然不用再安裝一遍）。
• RUN 是會觸發鏡像分層的，不合理的 RUN 會增加鏡像大小。看以下四個例子：

# docker build -t nginx:3runwithoutrm .
FROM centos
RUN yum install -y wget
RUN wget http://nginx.org/download/nginx-1.19.10.tar.gz
RUN tar -zxvf nginx-1.19.10.tar.gz

# docker build -t nginx:1runwithoutrm .
FROM centos
RUN yum install wget && \
 wget http://nginx.org/download/nginx-1.19.10.tar.gz && \
 tar -zxvf nginx-1.19.10.tar.gz

# docker build -t nginx:4runwithrm .
FROM centos
RUN yum install wget
RUN wget http://nginx.org/download/nginx-1.19.10.tar.gz
RUN tar -zxvf nginx-1.19.10.tar.gz
RUN rm -f nginx-1.19.10.tar.gz

# docker build -t nginx:1runwithrm .
FROM centos
RUN yum install wget && \
 wget http://nginx.org/download/nginx-1.19.10.tar.gz && \
 tar -zxvf nginx-1.19.10.tar.gz && \
 rm -f nginx-1.19.10.tar.gz

結論：

• RUN 下載的文件，在同一個 RUN 中進行了刪除，才能減小鏡像大小（寫時復制和聯合掛載的特性）。
• RUN 的個數並不是越少越好，細分后的 RUN 更容易在構建時候被當做 cache 利用到，一個 RUN 里過多的 && 連接命令則很難被復用。

COPY 命令

COPY 命令用於將本地文件或者目錄拷貝進容器鏡像。

如下圖，構建 dockerfile，目錄 web，web 下有一個 a.html 文件，文件中一句話。

啟動容器並從瀏覽器中查看目錄下的文件：

注意事項：

• COPY 命令在拷貝目錄的時候，和 cp 的習慣不一致，會把目錄下面的內容拷走，而不拷目錄本身，COPY a /path/to/ 相當於 cp a/* /path/to/。
• COPY 命令在拷貝的時候，如果容器中最后一級目錄不存在，會新建該目錄並拷貝。綜合上邊一條，如果想要正確的把目錄 a 拷貝到 /path/to/ 下，正確的寫法是 COPY a /path/to/a（此時 /path/to 目錄存在，/path/to/a 不存在）。

CMD 命令

CMD 用於容器啟動時后執行命令，注意和 RUN 的區別（RUN 用於構建的時候執行命令）。

在沒有 ENTRYPOINT 的情況下，CMD 就是容器用來啟動前台用戶進程的命令。

格式：

CMD <shell 命令>
CMD ["可執行文件或命令", "參數1", "參數2", …]

這里推薦第二種寫法，不然的話第一種可執行文件只能用 sh 腳本。

Dockerfile 說明：

1. yum 安裝的 nginx，默認頁面存放路徑依然是 /usr/share/nginx/html；
2. 該例子首先拷貝一個靜態頁面 default.html 到默認路徑中；
3. 然后新建一個靜態頁面路徑，將 modify.html 文件拷貝到新建的路徑中；
4. COPY 一份修改后的配置文件到 /nginx 下；
5. 最后用 CMD 啟動 nginx，注意 -g daemon off; 是容器啟動必須加的參數（別漏寫“;”），以避免 nginx 后台啟動，否則 nginx 后台啟動將導致容器直接退出。

1）docker run 時不加啟動參數

注意，此處 Dockerfile 中未加入 EXPOSE，需要指定后端端口，用小寫 -p 啟動：

docker run -d -p 80:80 nginx:v4cmd

2）docker run 時加啟動參數

docker run -d -p 81:80 nginx:v4cmd nginx -g "daemon off;" -c /nginx/nginx.conf

可以看到，若啟動時帶了運行參數，則會覆蓋掉 Dockerfile 中的 CMD 執行內容，以新的命令和參數啟動。

CMD 注意事項：

• CMD 如果有多個，只有最后一個生效。
• CMD 會被傳入的啟動參數覆蓋，這個特性在測試時很有用。

ENTRYPOINT 命令

和 CMD 是同類命令，可以單獨使用，也可以和 CMD 配合使用。

單獨使用 ENTYRPOINT 格式：

ENTYRPOINT ["命令或者可執行腳本", "參數一", "參數二", …]

單獨使用 ENTRYPOINT 時，和 CMD 不同，其參數不會被 docker run 時傳入的啟動參數所覆蓋，但是 docker run 傳入的啟動參數會作為 ENTRYPOINT 指定命令的參數傳入。

Dockerfile 示例內容：

FROM centos
RUN yum install -y nginx
COPY default.html /usr/share/nginx/html
RUN mkdir -p /nginx/html
COPY modify.html /nginx/html
COPY nginx.conf /nginx
ENTRYPOINT ["nginx","-g","daemon off;"]

1）docker run 時不加啟動參數

2）docker run 時加啟動參數

docker run -d -p 81:80 nginx:v5entrypoint -g "daemon off;" -c /nginx/nginx.conf

可以看到，modify.html 生效，但是這次傳入的參數並不是完整的 nginx -g "daemon off;" -c /nginx/nginx.conf 命令，而是僅僅只有參數，並且參數覆蓋了鏡像中 ENTRYPOINT 的參數。

ENTRYPOINT 和 CMD 混合使用

若兩個命令同時存在，CMD 本身不再運行命令，其內容變成 ENTRYPOINT 的參數，同時 CMD 的內容依然可以被 docker run 時候的啟動參數覆蓋，進而傳遞給 ENTRYPOINT。

換句話說，兩者組合，可以完成定參和變參的混合定義。

Dockerfile 示例：

FROM centos
RUN yum install -y nginx
COPY default.html /usr/share/nginx/html
RUN mkdir -p /nginx/html
COPY modify.html /nginx/html
COPY nginx.conf /nginx
ENTRYPOINT ["nginx","-g","daemon off;","-c"]
CMD ["/etc/nginx/nginx.conf"]

1）docker run 時不帶參數

2）docker run 時帶參數

實際使用中，ENTRYPOINT 和 CMD 組合的方式會更常見一些。

VOLUME 命令

實現效果和 docker run -v 掛載主機目錄一樣。

寫在 Dockerfile 中的好處是，萬一在 docker run 時候忘記了 -v 參數，數據也不會丟失。

另外 docker run -v 指令會覆蓋 Dockerfile 的 VOLUME 指令。

案例一：自定義 centos7 鏡像

需求：自定義 centos7 鏡像

1. 默認登錄路徑為 /usr
2. 可以使用 vim

實現步驟：

• 文件內容：

  1. 定義父鏡像：FROM centos:7
  2. 定義作者信息：MAINTAINER juno [e-mail]
  3. 執行安裝 vim 命令： RUN yum install -y vim
  4. 定義默認的工作目錄：WORKDIR /usr
  5. 定義容器啟動執行的命令：CMD /bin/bash

• 通過 dockerfile 構建鏡像：

docker bulid –f dockerfile文件路徑 –t 鏡像名稱:版本

案例二：發布 SpringBoot 項目

實現步驟：

• 文件內容：

  • 定義父鏡像：FROM java:8
  • 定義作者信息：MAINTAINER juno [e-mail]
  • 將jar包添加到容器：ADD springboot.jar app.jar
  • 定義容器啟動執行的命令：CMD java–jar app.jar

• 通過 dockerfile 構建鏡像：

docker bulid –f dockerfile文件路徑 –t 鏡像名稱:版本