Docker入门到实践 (三) Dockerfile解析与镜像制作

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一、前言

  在上一篇文章中已经介绍了docker常用命令的讲解, 下面正式进入到Dockerfile解析与镜像制作。

二、Dockerfile解析

1、什么是Dockerfile

  Dockerfile是一种被Docker程序解释的脚本，是用来构建Docker镜像的构建文件。Dockerfile是由一条一条的指令组成，每条指令对应Linux下面的一条命令，Docker程序将这些Dockerfile指令翻译真正的Linux命令。Dockerfile有自己书写格式和支持的命令，Docker程序解决这些命令间的依赖关系，类似于Makefile，Docker程序将读取Dockerfile，根据指令生成定制的image。

2、Dockerfile构建三步骤

1. 编写Dockerfile文件
2. 通过docker build 生成镜像文件
3. 通过docker run 运行镜像文件，生成容器实例
   
   

3、Dockerfile的庐山面目

DockerHub上centos的Dockerfile如下所示：

FROM scratch   ## 所有镜像文件的祖先类
ADD centos-7-docker.tar.xz /
 
LABEL org.label-schema.schema-version="1.0" \
    org.label-schema.name="CentOS Base Image" \
    org.label-schema.vendor="CentOS" \
    org.label-schema.license="GPLv2" \
    org.label-schema.build-date="20181006"
 
CMD ["/bin/bash"]

4、Dockerfile构建过程解析

4.1、Dockerfile内容的基础知识

• 每条保留字指令都必须为大写且后面要跟随至少一个参数
• 指令按照从上到下，顺序执行
• #代表注释
• 每条指令都会创建一个新的镜像层，并对镜像进行提交
  
  

4.2、Docker执行Dockerfile的大致流程

1. docker从基础镜像运行一个容器
2. 执行一条指令并对容器进行修改
3. 执行类似docker commit的操作提交一个新的镜像层
4. 基于刚提交的镜像运行一个新的容器
5. 执行dockerfile中的下一条指令直到所有的指令都执行完
   
   

5、Dockerfile，Docker镜像，Docker容器三者之间的关系

  从应用软件的角度来看，Dockerfile，Docker镜像，Docker容器分别代表软件的三个不同阶段：

• Dockerfile是软件的原材料
• Docker镜像是软件的交付品
• Docker容器则是软件的运行态

Dockerfile面向开发，Docker镜像成为交付标准，Docker容器则涉及部署与运维，三者缺一不可，合力充当Docker体系的基石。

6、Dockerfile保留字讲解

FROM：基础镜像，当前镜像是基于哪个镜像的，必须为Dockerfile的第一个指令

格式：
　　FROM image
　　FROM image[:tag]
示例：
　　FROM mysql:5.6
注：
　　tag是可选的，如果不写，则会默认使用latest版本的基础镜像

MAINTAINER：镜像维护者的姓名和邮箱地址 (已过时，推荐使用LABEL)

格式：
　　MAINTAINER name<email>
示例：
   MAINTAINER Jasper Wu
   MAINTAINER Jasper Wu<score@163.com>

LABEL：为镜像指定标签

格式：
　　LABEL key1=value1 key2=value2...  #可以设置多个标签，每个标签为一个"key=value"的键值对，如果key中包含空格，可以使用\来进行转义，也可以通过""来进行标示；另外，反斜线\也可以用于续行
示例：
   LABEL "maintainer"="Jasper Wu"

RUN：容器构建时需要运行的指令

RUN用于在镜像容器中执行指令，其有以下两种指令执行方式：

shell执行
格式：
    RUN command
示例：
    RUN yum -y install vim
    
exec执行
格式：
    RUN ["executable", "param1", "param2"]
示例： 
    RUN ["/etc/execfile", "arg1", "arg1"]
注：
　　RUN指令创建的中间镜像会被缓存，并会在下次构建中使用。如果不想使用这些缓存镜像，可以在构建时指定--no-cache参数，如：docker build --no-cache

EXPOSE：指定当前容器与外界交互的端口

格式：
    EXPOSE port [port...]
示例：
    EXPOSE 80 443
    EXPOSE 8080
    EXPOSE 11211/tcp 11211/udp
注：
　　EXPOSE并不会让容器的端口访问到主机。要使其可访问，需要在docker run运行容器时通过-p来指定映射这些端口

WORKDIR：创建容器后终端默认登录进来的工作目录，一个落脚点

格式：
    WORKDIR /path/to/workdir
示例：
    WORKDIR /a  (这时工作目录为/a)
注：
　　通过WORKDIR设置工作目录后，Dockerfile中其后的命令RUN、CMD、ENTRYPOINT、ADD、COPY等命令都会在该目录下执行。在使用docker run运行容器时，可以通过-w参数覆盖构建时所设置的工作目录。

ENV：用来在构建镜像过程中设置环境变量

格式：
    ENV key value  #key之后的所有内容均会被视为其value的组成部分，因此，一次只能设置一个变量
    ENV key1=value1 key2=value2...  #可以设置多个变量，每个变量为一个"key=value"的键值对，如果key中包含空格，可以使用\来进行转义，也可以通过""来进行标示；另外，反斜线\也可以用于续行
示例：
    ENV MYPATH /usr/local
    ENV MYPATH1=/usr1/local MYPATH2=/usr2/local \
        MYPATH3=/usr3/local

ADD：将本地文件添加到容器中，会自动处理url网络资源和 解压tar类型文件(网络压缩资源不会被解压)

格式：
    ADD src...dest
    ADD ["src",... "dest"] 用于支持包含空格的路径
示例：
    ADD hom* /mydir/              # 添加所有以"hom"开头的文件 到 /mydir/
    ADD hom?.txt /mydir/          # ? 替代一个单字符,例如："home.txt"
    ADD test.tar /absoluteDir/    # 自动解压缩test.tar，并添加到 /absoluteDir/

COPY：与类似ADD，拷贝文件和目录到镜像中。将从构建上下文目录中 <源路径> 的文件/目录复制到新的一层的镜像内的 <目标路径> 位置，但是不会自动解压文件，也不能访问网络资源

VOLUME：容器数据卷，用于数据保存和持久化工作

格式：
    VOLUME ["/path/to/dir"]
示例：
    VOLUME ["/data"]
    VOLUME ["/var/www", "/var/log/apache2", "/etc/apache2"]
注：
一个卷可以存在于一个或多个容器的指定目录，该目录可以绕过联合文件系统，并具有以下功能：
1、卷可以在容器间共享和重用
2、修改卷后会立即生效
3、对卷的修改不会对镜像产生影响
4、卷会一直存在，直到没有任何容器在使用它

CMD：指定一个容器启动时要运行的指令。Dockerfile 中可以有多个 CMD 指令，但只有最后一个生效，CMD 会被 docker run 之后的参数给替换

格式：
    CMD ["executable","param1","param2"] (执行可执行文件，优先)
    CMD ["param1","param2"] (设置了ENTRYPOINT，则直接调用ENTRYPOINT添加参数)
    CMD command param1 param2 (执行shell内部命令)
示例：
    CMD echo "This is a test."
    CMD ["catalina.sh","run"]
注：
 　　CMD不同于RUN，CMD用于指定在容器启动时所要执行的指令，而RUN用于指定镜像构建时所要执行的指令。

ENTRYPOINT：指定一个容器启动时要运行的指令。ENTRYPOINT 的目的和 CMD 一样，都是在指定容器启动程序及参数，不同点是 docker run 之后的参数会被当做参数传递给ENTRYPOINT，形成新的命令组合

格式：
    ENTRYPOINT ["executable", "param1", "param2"] (可执行文件, 优先)
    ENTRYPOINT command param1 param2 (shell内部命令)
示例：
    ENTRYPOINT ["top", "-b"]
注：
　　　ENTRYPOINT与CMD非常类似，不同的是通过docker run执行的指令不会覆盖ENTRYPOINT，而docker run指令中指定的任何参数，都会被当做参数再次传递给ENTRYPOINT。Dockerfile中只允许有一个ENTRYPOINT指令，多个ENTRYPOINT指令时会覆盖前面的设置，而只执行最后的ENTRYPOINT指令。

ONBUILD：当构建一个被继承的Dockerfile时，该指令将被运行，即父镜像在被子继承后，父镜像的onbuild将会被触发

格式：
　　ONBUILD [INSTRUCTION]
示例：
　　ONBUILD RUN /usr/local/bin/python-build --dir /app/src
注：
　　当所构建的镜像被用做其它镜像当作基础镜像时，该镜像中的触发器将会被触发

USER：指定容器运行时的用户名或 UID，后续的 RUN 也会使用指定用户。使用USER指定用户时，可以使用用户名、UID或GID，或是两者的组合。当服务不需要管理员权限时，可以通过该命令指定运行用户。并且可以在之前创建所需要的用户

格式:
　　USER user
　　USER user:group
　　USER uid
　　USER uid:gid
　　USER user:gid
　　USER uid:group
 示例：
    　　USER myuser
 注：
　　使用USER指定用户后，Dockerfile中其后的命令RUN、CMD、ENTRYPOINT都将使用该用户。镜像构建完成后，通过docker run运行容器时，可以通过-u参数来覆盖所指定的用户。

案例：编写一个Nginx的Dockerfile

# This my first nginx Dockerfile
# Version 1.0

# Base images 基础镜像
FROM centos

#LABEL 维护者信息
LABEL name="lemon_bin" \
    email="[email protected]"

#ENV 设置环境变量
ENV PATH /usr/local/nginx/sbin:$PATH
ENV WORKPATH /usr/local/nginx-1.8.0

#ADD  文件放在当前目录下，拷过去会自动解压
ADD nginx-1.8.0.tar.gz /usr/local/  
ADD epel-release-latest-7.noarch.rpm /usr/local/  

#RUN 执行以下命令 
RUN rpm -ivh /usr/local/epel-release-latest-7.noarch.rpm
RUN yum install -y wget lftp gcc gcc-c++ make openssl-devel pcre-devel pcre && yum clean all
RUN useradd -s /sbin/nologin -M www

#WORKDIR 相当于cd
WORKDIR $WORKPATH 

RUN ./configure --prefix=/usr/local/nginx --user=www --group=www --with-http_ssl_module --with-pcre && make && make install

RUN echo "daemon off;" >> /etc/nginx.conf

#EXPOSE 映射端口
EXPOSE 80

#CMD 运行以下命令
CMD ["nginx"]

三、镜像制作

方式一：通过Dockerfile使用docker build指令生成镜像

docker build -f 宿主机中Dockerfile文件的绝对路径 -t 新镜像名称[:版本号] 宿主机资源文件路径/.

宿主机资源文件路径：指的是Dockerfile文件中使用ADD 或者 COPY指令添加的宿主机资源文件路径，例如：上文Dockerfile文件中的ADD nginx-1.8.0.tar.gz /usr/local/命令，则宿主机资源文件路径指的是nginx-1.8.0.tar.gz资源文件在宿主机中的路径

举例：如果上文中添加的nginx-1.8.0.tar.gz资源文件在宿主机中的/root/resources路径下，与Dockerfile文件不在同一路径下，则命令后的宿主机资源文件路径为/root/resources。如果添加的资源文件与Dockerfile文件在同一路径下，则可以使用相对路径.

方式二：通过使用docker commit指令生成镜像

docker commit -m="提交的描述信息" -a="作者" 容器ID/容器名称 要创建的目标镜像名[:版本号]

案例：自定义生成一个无文档的tomcat镜像

1、从阿里云上下拉一个tomcat镜像并运行

2、浏览器访问tomcat 和 Documenttation (tomcat文档页面)

3、进入到tomcat容器内，并删除webapps目录下的 docs目录，再次访问Documenttation (tomcat文档页面)

可以看到此时访问Documenttation (tomcat文档页面)，出现404

4、以此容器，执行docker commit指令，生成自定义无文档的tomcat镜像

docker commit -m="tomcat without docs" -a="lemon_bin" mytomcat new-tomcat

5、运行我们自定义的new-tomcat镜像，并访问Documenttation (tomcat文档页面)

可以看到Documenttation (tomcat文档页面) 已经不存在了，自定义无文档的tomcat镜像就做好了

慎用 docker commit

    使用 docker commit 命令虽然可以比较直观的帮助理解镜像分层存储的概念，但是实际环境中并不会这样使用。因为使用 docker commit 意味着所有对镜像的操作都是黑箱操作，生成的镜像也被称为黑箱镜像，换句话说，就是除了制作镜像的人知道执行过什么命令、怎么生成的镜像，别人根本无从得知。而且，即使是这个制作镜像的人，过一段时间后也无法记清具体在操作的。虽然 docker diff 或许可以告诉得到一些线索，但是远远不到可以确保生成一致镜像的地步。这种黑箱镜像的维护工作是非常痛苦的。而且，镜像所使用的分层存储，除当前层外，之前的每一层都是不会发生改变，换句话说，任何修改的结果仅仅是在当前层进行标记、添加、修改，而不会改动上一层。如果使用 docker commit 制作镜像，以及后期修改的话，每一次修改都会让镜像更加臃肿一次，所删除的上一层的东西并不会丢失，会一直如影随形的跟着这个镜像，即使根本无法访问到。这会让镜像更加臃肿。

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