容器技术-Dockerfile详解

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前言

我们可以把对容器的所有操作命令都记录到一个文件里，就像是写脚本程序。

之后用 docker build 命令以此文件为基础制作一个镜像，并会自动提交到本地仓库。

这样的话镜像的构建会变的透明化，对镜像的维护起来也更加简单，只修改这个文件即可。

同时分享也更加简单快捷，因为只要分享这个文件即可。

Dokcerfile 是一个普通的文本文件，文件名一般叫 Dockerfile

其中包含了一系列的指令(Instruction)， 每一条指令都会构建一层，就是描述该层是如何创建的。

小试牛刀

示例：

1. 编辑 Dockerfile 文件

[root@localhost ~]# mkdir centos_dockerfile
[root@localhost ~]# cd centos_dockerfile/
[root@localhost centos_dockerfile]# vi Dockerfile

FROM centos:latest
LABEL maintainer="yangge "  description="Install tree vim*"
RUN rpm -qa | grep tree || yum  install -y tree vim*

指令介绍：

• FORM 定义一个基础镜像
• LABEL 定义一些元数据信息，比如作者、版本、关于镜像的描述信息
• RUN 执行命令行的命令

编辑完，保存退出

2.开始构建镜像

命令语法格式：

docker bulid -t 仓库名/镜像名:tag .

docker build [选项] <上下文路径/URL/->

示例：

[root@localhost centos_dockerfile]# docker build -t centos:1.20 .
Sending build context to Docker daemon  2.048kB
Step 1/3 : FROM centos:latest
 ---> e934aafc2206
Step 2/3 : LABEL maintainer="shark" description="Install tree vim*"
 ---> Using cache
 ---> 1207b2848015
Step 3/3 : RUN rpm -qa | grep tree || yum  install -y tree     vim*
 ---> Running in 33d321b249d7
Loaded plugins: fastestmirror, ovl
Determining fastest mirrors
...略...
Complete!
Removing intermediate container 33d321b249d7
 ---> adc30981bc84
Successfully built adc30981bc84    # 表示构建成功
Successfully tagged centos:1.20    # TAG 标签
[root@localhost centos_dockerfile]#

构建镜像的上下文(context)

这个 . 表示当前目录，这实际上是在指定上下文的目录是当前目录，docker build 命令会将该目录下的内容打包交给 Docker 引擎以帮助构建镜像。

docker build 命令得知这个路径后，会将路径下的所有内容打包，然后上传给 Docker 引擎。这样 Docker 引擎收到这个上下文包后，展开就会获得构建镜像所需的一切文件。

最佳实战

一般来说，应该会将 Dockerfile 置于一个空目录下，或者项目根目录下。如果该目录下没有所需文件，那么应该把所需文件复制一份过来。如果目录下有些东西确实不希望构建时传给 Docker 引擎，那么可以用 .gitignore 一样的语法写一个 .dockerignore，该文件是用于剔除不需要作为上下文传递给 Docker 引擎的

Dockerfile 详解

FROM 指令

主要作用是指定一个镜像作为构建自定义镜像的基础镜像，在这个基础镜像之上进行修改定制。

这个指令是 Dockerfile 中的必备指令，同时也必须是第一条指令。

在 Docker Store 上有很多高质量的官方镜像，可以直接作为我们的基础镜像。

作为服务类的，如 Nginx Mongo 等

用于开发的， 如 Python golang

操作系统类， 如 Centos ubuntu

除了一些现有的镜像，Docker 还有一个特殊的镜像 scratch

这个镜像是虚拟的，表示空白镜像

FORM scratch
...

这以为着这将不以任何镜像为基础镜像。

可以把可执行的二进制文件复制到镜像中直接执行，容器本身就是和宿主机共享 Linux内核的。

使用 Go 语言开发的应用很多会使用这种方式来制作镜像，这也是为什么有人认为 Go 是特别适合容器微服务架构的语言的原因之一。

制作只有 cp 命令最小的镜像

待补充

关于 Alpine

官网：https://alpinelinux.org/

WIKI https://wiki.alpinelinux.org/wiki/Main_Page

Alpine Linux是一款独立的非商业性通用Linux发行版，专为那些了解安全性，简单性和资源效率的高级用户而设计。

小

Alpine Linux围绕musl libc和busybox构建。这使得它比传统的GNU / Linux发行版更小，更节省资源。一个容器需要不超过8 MB的空间，而对磁盘的最小安装需要大约130 MB的存储空间。您不仅可以获得完整的Linux环境，还可以从存储库中选择大量的软件包。

二进制软件包被缩减和拆分，使您可以更好地控制安装的内容，从而使您的环境尽可能地小巧高效。

简单

Alpine Linux是一个非常简单的发行版，它会尽量避免使用。它使用自己的包管理器，称为apk，OpenRC init系统，脚本驱动的设置，就是这样！这为您提供了一个简单，清晰的Linux环境，没有任何噪音。然后，您可以添加项目所需的软件包，因此无论是构建家用PVR还是iSCSI存储控制器，薄型邮件服务器容器或坚如磐石的嵌入式交换机，其他都不会挡道。

安全

Alpine Linux的设计考虑到了安全性。内核修补了一个非官方的grsecurity / PaX端口，并且所有的用户级二进制文件被编译为位置独立可执行文件（PIE）和堆栈粉碎保护。这些主动安全功能可防止利用整个类别的零日等漏洞。

LABEL 指令

LABEL 指令用于指定一个镜像的描述信息

该LABEL指令将元数据添加到镜像中。

LABEL是一个键值对。

要在LABEL值中包含空格，请像在命令行解析中一样使用引号和续行符\。

几个用法示例：

LABEL maintainer="[email protected]"
LABEL "com.example.vendor"="ACME Incorporated"
LABEL com.example.label-with-value="foo"
LABEL version="1.0"
LABEL description="This text illustrates \
that label-values can span multiple lines."

一个镜像可以有多个LABEL标签。您可以在一行中指定多个标签。并且目前的版本不再会影响到镜像的大小了。

但是仍然可以把他们写在一行或用反斜线进行续航

LABEL multi.label1="value1" multi.label2="value2" other="value3"

LABEL multi.label1="value1" \
      multi.label2="value2" \
      other="value3"

有继承关系的镜像，标签也会有面向对象编程中继承的关系和特性

要查看镜像的 LABEL 信息，请使用该docker inspect命令。

ENV 指令

用于设置环境变量

格式有两种：

• ENV

• ENV = =...

示例：

推荐的方式，易读

ENV VERSION=1.0 DEBUG=on \
 NAME="Happy Feet"

不推荐都方式，不易读

ENV NODE_VERSION 7.2.0

其他指令使用：

RUN echo $NODE_VERSION
...

下列指令可以支持环境变量： ADD、COPY、ENV、EXPOSE、LABEL、USER、WORKDIR、VOLUME、STOPSIGNAL、ONBUILD。

RUN 指令

RUN 指令是在容器内执行 shell 命令，默认会是用 /bin/sh -c 的方式执行。

执行命令的两种方式

• RUN （shell形式，该命令在shell中运行）

• RUN ["executable", "param1", "param2"]（exec形式）

之前说过，Dockerfile 中每一个指令都会建立一层，RUN 也不例外。每一个 RUN 的行为，就和刚才我们手工建立镜像的过程一样：新建立一层，在其上执行这些命令，执行结束后，commit 这一层的修改，构成新的镜像。

注意：Union FS 是有最大层数限制的，比如 AUFS，曾经是最大不得超过 42 层，现在是不得超过 127 层。

所以，在使用 shell 方式，尽量多的使用续行符\

RUN /bin/bash -c 'source $HOME/.bashrc; \
 echo $HOME'

写 Dockerfile 的时候，要经常提醒自己，这并不是在写 Shell 脚本，而是在定义每一层该如何构建。

注意当使用 exec 方式时，需要明确指定 shell 路径，否则变量可能不会生效

FROM centos
ENV name="yangge"
RUN ["/bin/echo", "$name"]

可以看到 $name 被作为普通的字符串输出了，因为 $name 是 shell 中的用法，而这里里并没有 使用到 shell

下面是正确的做法

FROM alpine
ENV name="yangge"
RUN ["/bin/sh", "-c", "/bin/echo $name"]

注意: exec的方式下，列表中的内容会被解析为JSON数组，这意味着您必须在单词周围使用双引号（“） 而非单引号（’）。

CMD 指令

Dockerfile 中只能有一条CMD指令。如果列出多个，CMD 则只有最后一个CMD会生效。

CMD 主要目的是为运行容器时提供默认值

Docker 不是虚拟机，容器就是进程，CMD 指令就是用于指定默认的容器主进程的启动命令的。在启动(运行)一个容器时可以指定新的命令来替代镜像设置中的这个默认命令。

可以包含可执行文件，当然也可以省略。

CMD 指令的格式和 RUN 相似，也是两种格式：

• shell 格式：CMD <命令>
• exec 格式：CMD ["可执行文件", "参数1", "参数2"...]
• 参数列表格式：CMD ["参数1", "参数2"...]。在指定了 ENTRYPOINT 指令后，用 CMD 指定具体的参数。

注意：不要混淆RUN 和 CMD。RUN实际上运行一个命令并提交结果; CMD在构建时不执行任何操作，但指定镜像的默认命令。

Docker 不是虚拟机，容器内没有后台服务的概念。

不要期望这样启动一个程序到后台:

CMD systemctl start nginx

这行被 Docker 理解为：

CMD ["sh" "-c" "systemctl start nginx"]

对于容器而言，其启动程序就是容器的应用进程，容器就是为了主进程而存在的，主进程退出，容器就失去了存在的意义，从而退出，其它辅助进程不是它需要关心的东西。

就像上面的示例中，主进程是 sh , 那么当 service nginx start 命令结束后，sh 也就结束了，sh 作为主进程退出了，自然就会使容器退出。

正确的做法是直接执行 nginx 这个可执行文件，并且关闭后台守护的方式，使程序在前台运行。

CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]

ENTRYPOINT 指令

ENTRYPOINT 的目的和 CMD 一样，都是在指定容器的启动程序及参数。

ENTRYPOINT 在运行时也可以被替代，不过比 CMD 要略显繁琐，需要通过 docker run 的参数 --entrypoint 来指定。

ENTRYPOINT 的格式和 RUN 指令格式一样，也分为 exec 格式和 shell 格式。

当指定了 ENTRYPOINT 后，CMD 的含义就发生了改变，不再是直接的运行其命令，而是将 CMD 的内容作为参数传给 ENTRYPOINT 指令，也就是实际执行时，将变为：

<ENTRYPOINT> ""

有了 CMD 后，为什么还要有 ENTRYPOINT 呢？

这种 "" 给我们带来了什么好处么？

让我们来看几个场景。

• 场景一：让镜像变成像命令一样使用

  CMD 方式

FROM centos
RUN yum update \
    && yum install -y curl
CMD [ "curl", "-s", "http://ip.cn" ]

构建镜像后, 运行容器

# docker run --rm centos-echo-ip-cmd

执行下面命令会报错

# docker run --rm centos-echo-ip-cmd -i

我们可以看到报错，executable file not found。之前我们说过，跟在镜像名后面的是 command，运行时会替换 CMD 的默认值。因此这里的 -i 并不是添加在原来的 curl -s http://ip.cn 后面。
而是替换了原来的 CMD，变成了 CMD ["-i"]，而 -i 根本不是命令，所以报了可执行文件找不到。

所以应该使用 ENTRYPOINT 方式

FROM centos
RUN yum install -y curl
ENTRYPOINT ["curl", "-s", "http://ip.cn"]

再次构建镜像后, 运行容器

# docker run --rm centos-echo-ip-entrypoint

# docker run --rm centos-echo-ip-entrypoint -i

这样的话, 最终的指令就变成 ENTRYPOINT ["curl", "-s", "http://ip.cn", "-i"]

WORKDIR 指令

用于声明当前的工作目录，以后各层的当前目录就被改为指定的目录。

格式为 WORKDIR <工作目录路径>。

如该目录不存在，WORKDIR 会帮你建立目录。

再次强调！不要以为编写 Dockerfiel 是在写 shell 脚本。

下面是一个错误示例：

RUN cd /app
RUN echo "hello" > world.txt

如果将这个 Dockerfile 进行构建镜像运行后，会发现找不到 /app/world.txt 文件，或者其内容不是 hello。

原因其实很简单，这两行 RUN 命令的执行环境根本不同，是两个完全不同的容器。这就是对 Dockerfile 构建分层存储的概念不了解所导致的错误。

之前说过每一个 RUN 都是启动一个容器、执行命令、然后提交存储层文件变更。

两行 RUN 分别构建了并启动了各自全新的容器。

因此如果需要改变以后各层的工作目录的位置，那么应该使用 WORKDIR 指令。

FROM alpine
WORKDIR /a/b
RUN touch a_b_f.txt
WORKDIR /a
RUN touch a_f.txt

[root@localhost workdir]# docker run -it alpine:workdir /bin/sh
/a # ls
a_f.txt  b
/a # cd b
/a/b # ls
a_b_f.txt

COPY 指令

格式：

• COPY <源路径>... <目标路径>

• COPY ["<源路径1>",... "<目标路径>"]

  和 RUN 指令一样，也有两种格式，一种类似于命令行，一种类似于函数调用。

<目标路径> 可以是容器内的绝对路径，也可以是相对于 WORKDIR 指定的工作目录的相对路径。目标路径不需要事先创建，如果目录不存在会在复制文件前先被创建。

COPY 指令将会从构建的上下文目录中，把源路径的文件或目录复制到新的一层的镜像内的 <目标路径> 位置。比如：

COPY qf.json /usr/src/app/

注意下面是错误的

COPY qf.json /usr/src/app

这样会把 qf.json 拷贝成为 /usr/src/ 目录下的 app 文件

<源路径> 可以是多个，支持通配符，如：

COPY qf* /app/
COPY q?.txt /app/

使用 COPY 指令，源文件的各种元数据都会保留。

比如读、写、执行权限、文件变更时间等。

COPY 命令的源如果是文件夹，复制的是文件夹的内容而不是其本身

ADD 指令

ADD 指令和 COPY 的格式和性质基本一致。但是在 COPY 基础上增加了一些功能。

支持自动解压缩，压缩格式支持： gzip, bzip2 以及 xz

官方推荐使用 COPY 进行文件的复制。

ADD 指定会使构建镜像时的缓存失效，导致构建镜像的速度很慢。

COPY 和 ADD 指令中选择的原则，所有的文件复制均使用 COPY 指令，仅在需要自动解压缩的场合使用 ADD。

ADD qf.tar.gz  /

USER 指令

USER 则是改变执行 RUN, CMD 以及 ENTRYPOINT 这类命令的身份。

这个用户必须是事先在容器内存在(建立好)的，否则无法切换。

如果以 root 执行的脚本，在执行期间希望改变身份，比如希望以某个已经建立好的用户来运行某个服务进程，不要使用 su 或者 sudo，这些都需要比较麻烦的配置，而且在 TTY 缺失的环境下经常出错。建议使用 gosu。

# 建立 redis 用户，并使用 gosu 换另一个用户执行命令
RUN groupadd -r redis && useradd -r -g redis redis
# 下载 gosu
RUN wget -O /usr/local/bin/gosu "https://github.com/tianon/gosu/releases/download/1.7/gosu-amd64" \
    && chmod +x /usr/local/bin/gosu \
    && gosu nobody true
# 设置 CMD，并以另外的用户执行
CMD [ "exec", "gosu", "redis", "redis-server" ]

HEALTHCHECK 健康检查指令

格式：

• HEALTHCHECK [选项] CMD <命令>：设置检查容器健康状况的命令
• HEALTHCHECK NONE：如果基础镜像有健康检查指令，使用这行可以屏蔽掉其健康检查指令

HEALTHCHECK 指令是告诉 Docker 应该如何进行判断容器的状态是否正常，这是 Docker 1.12 引入的新指令。

通过该指令指定一行命令，用这行命令来判断容器主进程的服务状态是否还正常，从而比较真实的反应容器实际状态。

当在一个镜像指定了 HEALTHCHECK 指令后，用其启动容器后的状态变化会是下面的演变过程：

初始状态会为 starting

在 HEALTHCHECK 指令检查成功后变为 healthy

如果连续一定次数失败，则会变为 unhealthy。

HEALTHCHECK 支持下列选项：

• --interval=<间隔>：两次健康检查的间隔，默认为 30 秒；
• --timeout=<时长>：健康检查命令运行超时时间，如果超过这个时间，本次健康检查就被视为失败，默认 30 秒；
• --retries=<次数>：当连续失败指定次数后，则将容器状态视为 unhealthy，默认 3 次。
• --start-period=<时长>: 容器的初始化实长，默认0秒，不计入健康检测时间内。

和 CMD, ENTRYPOINT 一样，HEALTHCHECK 在 Dockerfile 中只可以出现一次，如果写了多个，只有最后一个生效。

后面的命令同样支持 shell 方式和 exec 方式。

命令的返回值决定了该次健康检查的成功与否：

0：成功；1：失败。

示例：

使用 curl 命令来判断 nginx 提供的 web 服务是否正常。

其 Dockerfile 的 HEALTHCHECK 可以这么写：

FROM nginx
COPY index.html /usr/share/nginx/html/index.html
HEALTHCHECK --interval=5s --timeout=3s CMD curl -fs \
            http://localhost/ || exit 1

这里设置了每 5 秒检查一次（这里为了试验所以间隔非常短，实际应该相对较长），如果健康检查命令超过 3 秒没响应就视为失败，并且使用 curl -fs http://localhost/ || exit 1 作为健康检查命令。

构建镜像后， 启动容器，并观察容器的状态变化

# docker build -t ali_nginx .
# docker run -d ali_nginx

[root@localhost ~]# docker ps
CONTAINER ID  IMAGE         COMMAND               CREATED     STATUS                            PORTS        NAMES
09a8b90b0f67  ali_nginx   "nginx -g 'daemon of…"   4 seconds ago       Up 3 seconds (health: starting)   80/tcp      vigorous_jang
[root@localhost ~]# docker ps
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND                  CREATED             STATUS                    PORTS               NAMES
09a8b90b0f67        ali_nginx           "nginx -g 'daemon of…"   19 seconds ago      Up 18 seconds (healthy)   80/tcp              vigorous_jang

利用元数据查看容器的健康状态

docker inspect --format '{{json .State.Health}}' vigorous_jang | python -m json.tool

ONUILD 指令

ONUILD 指令用于当其他 Dockerfile 以自己为基础镜像时将会运行的命令。

格式：ONBUILD <其它指令>。

其他指令可以是： 比如 RUN, COPY 等。

更多参考官方 Docker Demo 和官网

1. doker demo

https://github.com/docker-library

2. 官网

   https://docs.docker.com/engine/reference/builder/

   https://docs.docker.com/develop/develop-images/dockerfile_best-practices/