【Docker】Docker镜像结构及自定义镜像，镜像上传仓库使用

一、引言

        Docker镜像是一个只读的Docker容器模板，含有启动Docker容器所需的文件系统结构及其内容，因此是启动一个Docker容器的基础。镜像的结构原理图大致分为四层：共享的内核层、基础镜像层、定制镜像层、可写容器层。

1. 共享的内核层：每个Docker容器运行时都共享宿主机的内核，这样可以大大减少内存的开销。
2. 基础镜像层：base镜像提供的是最小的linux发行版，其实就是linux的根/文件系统。
3. 定制镜像层：基于基础镜像进行定制化，添加或删除某些内容，形成新的镜像。
4. 可写容器层：当一个容器被运行时，实际上会在这最后一层上运行，因此这一层是可以写的，能对容器进行动态的改变。

采用分层结构的最大好处是“共享资源”，不同的镜像使用同一个镜像层的时候，文件系统便可以实现资源共享，只需要备份一次，节省空间。

二、镜像结构

自定义 Docker 镜像有很多用途，以下是一些主要的应用场景：

1. 一致性环境：通过自定义镜像，您可以确保您的应用在不同的环境中（开发、测试、生产等）运行在完全一致的环境中。这可以避免"在我机器上可以运行"的问题。

2. 快速部署：自定义镜像包含了运行应用所需的所有依赖，这使得部署过程变得非常快速和简单。只需运行一个命令，就可以在任何安装了 Docker 的机器上启动应用。

3. 版本控制和回滚：每个 Docker 镜像都有一个唯一的标签，这使得版本控制变得非常简单。如果新版本的应用有问题，您可以很容易地回滚到旧版本的镜像。

4. 微服务架构：在微服务架构中，每个服务都可以有自己的 Docker 镜像。这使得每个服务可以独立地更新和扩展，而不会影响其他服务。

5. 持续集成/持续部署（CI/CD）：在 CI/CD 管道中，自定义镜像可以用于构建、测试和部署应用。这使得整个开发过程更加自动化，提高了开发效率。

Ⅰ. 基本结构

Dockerfile 是一个文本文件，它包含了一组用户可以调用来创建镜像的指令。以下是 Dockerfile 的基本结构：

1. FROM：指定基础镜像，所有操作都基于这个基础镜像。例如：FROM ubuntu:18.04

2. LABEL：为镜像添加元数据及声明镜像的作者或者维护者的信息。

3. RUN：在镜像中运行命令，这些命令会在新的层上创建新的镜像。例如：RUN apt-get update

4. CMD：提供容器默认的可执行程序，可以包含可执行程序，也可以省略，如果省略，则必须在运行时通过命令行指定。例如：CMD ["executable","param1","param2"]

5. EXPOSE：声明运行时容器提供服务的网络端口。例如：EXPOSE 8080

6. ENV：设置环境变量。例如：ENV myName="John Doe" myDog=Rex\ The\ Dog

7. ADD 和 COPY：将文件从 Docker 主机复制到 Docker 镜像中。ADD 有自动解压缩功能，COPY 则更为直接明了。

8. ENTRYPOINT：配置容器启动后执行的命令，并且不会被 docker run 提供的参数覆盖。

9. VOLUME：创建一个可以从本地主机或其他容器挂载的挂载点，一般用来存放数据库和需要保存的数据等。

10. WORKDIR：设置工作目录，所有后续的操作（CMD、ENTRYPOINT、COPY 和 ADD）都会在这个目录下进行。

11. USER：设置运行容器时的用户名或 UID。

12. ONBUILD：当构建一个被继承的 Dockerfile 时运行命令，该指令添加到镜像中，稍后触发。

13. MAINTAINER ：用于声明镜像的作者或者维护者的信息，它可以为使用者提供一种联系镜像创建者的方式。

【注意i】MAINTAINER 从 Docker 1.13.0 开始，这个指令已经被标记为已废弃，推荐使用 LABEL 指令来替代。

如：

MAINTAINER John Doe 

 如：

LABEL maintainer="John Doe "

LABEL 指令可以用于添加更多的元数据到镜像中，比如版本号、构建日期等等。

这些指令在 Dockerfile 中按照从上到下的顺序执行。每个指令都会在镜像上创建一个新的层，然后提交。

案例：

# 基于官方的 JDK 镜像
FROM openjdk:8-jdk
# 设置环境变量
ENV CATALINA_HOME /usr/local/tomcat
ENV PATH $CATALINA_HOME/bin:$PATH
# 安装 MySQL
RUN apt-get update && apt-get install -y mysql-server
# 安装 Tomcat
RUN mkdir -p "$CATALINA_HOME"
WORKDIR $CATALINA_HOME
RUN curl -O https://downloads.apache.org/tomcat/tomcat-8/v8.5.61/bin/apache-tomcat-8.5.61.tar.gz \
&& tar -xvf apache-tomcat-8.5.61.tar.gz \
&& rm apache-tomcat-8.5.61.tar.gz
# 暴露端口
EXPOSE 8080
# 启动 Tomcat
CMD ["catalina.sh", "run"]

这个 Dockerfile 会创建一个包含 JDK、MySQL 和 Tomcat 的 Docker 镜像。在构建镜像时，它会先从 Docker Hub 下载官方的 JDK 镜像作为基础镜像，然后安装 MySQL，接着下载并安装 Tomcat，最后设置启动命令为启动 Tomcat。

请注意，这只是一个基础示例，实际使用时可能需要根据具体需求进行修改和优化。例如，可能需要添加更多的环境变量，或者调整安装命令以适应特定的应用需求。

Ⅱ. 常用命令

以下是您提到的 Dockerfile 指令的详细解释：

1. RUN：用于执行后面跟着的命令行命令。有两种格式：RUN （shell 格式）和 RUN ["executable", "param1", "param2"]（exec 格式）。

2. ENV：用于设置环境变量。这些变量以 = 的形式存在，可以在容器中被脚本或程序调用。

3. COPY：将来自 Dockerfile 所在目录的文件或目录复制到容器中的一个新位置。

4. ADD：与 COPY 类似，但是 ADD 允许后面的源参数是一个 URL，或者在源文件是一个 tar 文件的情况下，可以自动解压缩这个 tar 文件。

5. EXPOSE：用于声明容器运行时监听的网络端口。

6. WORKDIR：用于设置 RUN、CMD、ENTRYPOINT、COPY 和 ADD 指令的工作目录。

7. ONBUILD：当镜像被用作其他 Dockerfile 的基础镜像时，ONBUILD 指令将会被触发执行。

8. USER：用于设置接下来的 RUN、CMD 和 ENTRYPOINT 指令运行时的 UID。

9. VOLUME：用于在容器中创建一个挂载点，用于连接 Docker 主机和容器的文件系统。

容器启动时自动执行指令：

CMD 和 ENTRYPOINT 都是 Dockerfile 中用于指定容器启动时运行的命令的指令，但它们的用法和目的有所不同。

1. CMD：CMD 指令用于提供容器运行时的默认命令及其参数。在启动容器时，我们可以覆盖这些默认的参数。CMD 在 Dockerfile 中只应被定义一次，如果定义了多次，只有最后一次的定义会生效。CMD 有两种格式：

   如果 Dockerfile 中同时存在 CMD 和 ENTRYPOINT，CMD 中的参数会被添加到 ENTRYPOINT 中，作为其参数。

   • CMD ["executable","param1","param2"]（exec 格式，推荐）
   • CMD command param1 param2（shell 格式）

2. ENTRYPOINT：ENTRYPOINT 的目的也是让容器以应用程序或服务的形式运行。与 CMD 不同，我们在启动容器时不能覆盖 ENTRYPOINT 指令提供的命令，但可以添加额外的参数。ENTRYPOINT 有两种格式：

   如果我们既想让容器以应用程序或服务的形式运行，又想让这些应用或服务接受参数，那么最好的做法是使用 ENTRYPOINT 和 CMD 一起使用，让 ENTRYPOINT 指定应用程序，而让 CMD 指定默认参数。

   • ENTRYPOINT ["executable", "param1", "param2"]（exec 格式，推荐）
   • ENTRYPOINT command param1 param2（shell 格式）

三、自定义镜像

Ⅰ. 基本镜像

首先进入虚拟机并且用MobaXterm这个工具连接，进入后先查看docker的服务/进程有没有开：

输入命令：systemctl status docker   （查看docker的服务/进程）

以下是没有开启状态：

 以下是开启状态：

创建一个文件夹，来存放创建后的镜像，并且创建并编写 Dockerfile 文件。

创建文件夹：mkdir soft      （名称soft，可以自己修改）

进入文件夹：cd soft/

创建并编辑Dockerfile文件：vim Dockerfile    （文件名称不用改）

进入文件后，按 i 进入编辑模式，然后将以下粘贴上，在按Esc退出编辑模式，输入 :wq 

保存编写内容并且退出文件。 

在Dockerfile文件中编写：

#1.指定基础镜像，并且必须是第一条指令
FROM  centos
#2.指明该镜像的作者和其电子邮件
MAINTAINER  CloudJun  "[email protected]"
#3.在构建镜像时，指定镜像的工作目录，之后的命令都是基于此工作目录，如果不存在，则会创建目录
WORKDIR  /test
#4.将文件从Docker主机复制到Docker镜像中
COPY spring.jar /test

创建编写完成后，通过 docker build 命令来创建镜像。

命令：

docker build -t spring:v1

创建语句 docker build -t ，创建后这个镜像的名称spring，这个镜像的版本为 v1 ( 版本可以自己定义，如:0.1，1.0，v1，v2都可以)，其中的  . 表示在当前目录创建

再查看镜像：docker images 

进入：docker run -it spring:v1 （spring为镜像名称，后面的:v1是需要进入镜像的哪个版本）

之后看看当前目录是不是自己在Dockerfile文件中所设置的，及带进来的jar包是否存在

查看当前路径：pwd 

查看文件：ls 

Ⅱ. 进阶镜像

以上的镜像是不可以jar包中的项目运行的，因为镜像中没有jdk配置。

首先，需将本地的属于Linux的jdk和jre的压缩包拖到创建的文件夹中

如图：

以下我们来进行完善以上的缺陷: 

以下配置jdk，可以运行jar包项目

输入命令，编辑Dockerfile文件：vim Dockerfile   ，将原来的编写全部删除。

删除：进入后先将输入键到第一行，再输入数字(输入的数字是看不到的如:12)，再按两下 d ，就会删除12行已编写的内容，当然输入13或者14就删除13或者14行，可以根据自己想删除多少行来进行输入

将以下编写的内容粘贴到Dockerfile文件中，按Esc退出编辑模式，输入 :wq 保存编写内容并且退出文件。 

#1.指定基础镜像，并且必须是第一条指令
FROM  centos
#2.指明该镜像的作者和其电子邮件
MAINTAINER  CloudJun  "[email protected]"
#3.在构建镜像时，指定镜像的工作目录，之后的命令都是基于此工作目录，如果不存在，则会创建目录
WORKDIR  /test
#4.将文件从Docker主机将jdk及jar包复制到Docker镜像中，自动将jdk的压缩包进行解压
COPY  spring.jar /test
ADD  jdk-8u221-linux-x64.tar.gz  /test
#5.将jdk解压后配置环境变量
ENV JAVA_HOME=/test/jdk1.8.0_221
ENV CLASSPATH=.:$JAVA_HOME/lib/dt.jar:$JAVA_HOME/lib/tools.jar
ENV PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH
#6.容器启动时，需要执行的命令(执行jar包)
CMD java -jar spring.jar

如图(粘贴进去后全部注释了，可以手动删除前面的#解除注释)： 

创建镜像：

docker build -t spring:v2

  

再查看镜像：

docker images

进入容器：

docker run -it spring:v2

      (这里会自动启动jar包)

已可以通过：

docker run -itd spring:v2

   （在后台运行）

再进入：docker exec -it 24696887b11eeb7ea229221e94f7b0cac03526551854319db80aef21b2d12ca4 bash

( 其中bash前面是运行后的编号，根据运行后的编号进入到该容器中)

查看jar及解压后的jdk，还可以输入命令查看jdk环境：echo $JAVA_HOME

以下配置jre，可以运行jar包项目及优化储存

输入命令，编辑Dockerfile文件：vim Dockerfile   ，将原来的编写全部删除。

将以下编写的内容粘贴到Dockerfile文件中，按Esc退出编辑模式，输入 :wq 保存编写内容并且退出文件。 

#1.指定基础镜像，并且必须是第一条指令
FROM  centos
#2.指明该镜像的作者和其电子邮件
MAINTAINER  CloudJun  "[email protected]"
#3.在构建镜像时，指定镜像的工作目录，之后的命令都是基于此工作目录，如果不存在，则会创建目录
WORKDIR  /test
#4.将文件从Docker主机jre包复制到Docker镜像中，自动将jdk的压缩包进行解压
COPY  spring.jar /test
ADD  jre-8u391-linux-x64.tar.gz  /test
#5.将jre解压后配置环境变量
ENV JAVA_HOME=/test/jre1.8.0_391
ENV CLASSPATH=.:$JAVA_HOME/lib/dt.jar:$JAVA_HOME/lib/tools.jar
ENV PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH
#6.容器启动时，需要执行的命令(执行jar包)
CMD java -jar spring.jar

创建镜像：

docker build -t spring:v3

再查看镜像：

docker images

运行：

docker run -itd spring:v3

虽然储存的减少可能很小，但是当需要量上来是时候也是节省了大量的储存空间的。

Ⅲ. 完善镜像

需要将储存控制到很少可以使用这个镜像jeanblanchard/alpine-glibc，这个镜像所需的储存很少，而通过这个镜像自定义出来的镜像也会少很多。

首先需要下载这个镜像：

docker pull jeanblanchard/alpine-glibc

再查看镜像的信息：

docker images

可以看到所需的储存空间很少。

然后我们将指定的镜像修改为这个镜像将Dockerfile文件，再次镜像编辑为以下内容。

#1.指定基础镜像，并且必须是第一条指令
FROM  jeanblanchard/alpine-glibc
#2.指明该镜像的作者和其电子邮件
MAINTAINER  CloudJun  "[email protected]"
#3.在构建镜像时，指定镜像的工作目录，之后的命令都是基于此工作目录，如果不存在，则会创建目录
WORKDIR  /test
#4.将文件从Docker主机jre包复制到Docker镜像中，自动将jdk的压缩包进行解压
COPY  spring.jar /test
ADD  jre-8u391-linux-x64.tar.gz  /test
#5.将jre解压后配置环境变量
ENV JAVA_HOME=/test/jre1.8.0_391
ENV CLASSPATH=.:$JAVA_HOME/lib/dt.jar:$JAVA_HOME/lib/tools.jar
ENV PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH
#6.容器启动时，需要执行的命令(执行jar包)
CMD java -jar spring.jar

创建镜像：

docker build -t spring:v4

再查看镜像：

docker images

现在这样的需要的储存空间就相对少了一半，更加的节省了资源空间。

现在映射端口运行：

docker run -itd --name s1 -p 8080:8080 spring:v4

之后在主机浏览器中访问虚拟机IP的访问路径：IP地址:8080 

四、镜像上传仓库

首先需要在我们的阿里云账号中开启镜像仓库，点击用户左边的控制器，点击容器镜像服务ACR，点击实例列表，在其中点击创建个人版本的，企业版要米，创建后需要设置密码。

容器镜像服务 (aliyun.com)

之后将以上的登入凭证复制粘贴到虚拟机中执行命令，前面的$不用复制进去，之后会镜像密码的输入，是自己设置的容器镜像服务密码，以下说明登入成功：

创建仓库：在实例列表中点击命名空间——>之后创建命名空间即可

如图：

之后创建一个仓库，仓库名称可以自己取

有其中的之后也可以绑定到账号中去，这里没有就可以选择本地仓库 

之后将需要上传推送到仓库的镜像取个别名，在将这个镜像绑定为阿里云的仓库，阿里云仓库在镜像仓库的第三部的将镜像推送到Registry中有命令。

第一个命令为登入，第二个命令为绑定阿里云仓库，第三个命令为上传推送到仓库

现在我们将虚拟机中共的镜像删除，删除后可以在次重阿里仓库中拉取下来。

删除：

docker rmi

镜像名:v1   （v1版本号）

拉取下载命令：

docker pull

仓库中的创建名称:v1