Dockerfile详解，以及构建自定义镜像

Dockerfile使用

前面的操作我们一直下载下载官方已经构建好的镜像，直接下载后就可以run，如果我们想要在镜像中添加自己的应用，比如在tomcat中添加自己的app，构建一个自定义的镜像，那么我们应该怎么做，这个时候就用到了Dockerfile。Dockerfile是由一系列命令和参数构成的脚本，Docker可以根据这个脚本基于某个基础镜像创建一个新的定制化的镜像，大大提高了我们部署的效率，使用Dockfile最终的结果是帮助我们定制化自己的镜像。

Dockerfile初体验

下面就基于tomcat镜像简单部署一个属于我们自己的应用，选择一个合适的目录，这里我选择的目录是/usr/local/src，在/usr/local/src目录下创建一个文件夹docker-web，在里面创建一个index.html文件，写上下面内容

mkdir docker-web
vim index.html
<h1>I'm Docker Test Page</h1>

然后创建一个没有扩展名的文件Dockerfile，开始编写相关命令

FROM tomcat 
MAINTAINER www.conly.top
WORKDIR /usr/local/tomcat/webapps 
ADD docker-web ./docker-web

一个简单的Dockerfile就编写完成，其中命令具体是什么意思，下面会做详细说明，接下来开始构建镜像

[root@node2 docker-test]# docker build -t conly/mywebapp:1.0 ./
Sending build context to Docker daemon 3.584kB
Step 1/4 : FROM tomcat
---> 6408fdc94212
Step 2/4 : MAINTAINER www.conly.top
---> Running in 53e29f832089
Removing intermediate container 53e29f832089
---> b285ad91c35b
Step 3/4 : WORKDIR /usr/local/tomcat/webapps/
---> Running in ac5f64ef5e3c
Removing intermediate container ac5f64ef5e3c
---> f3eeee360833
Step 4/4 : ADD dockerweb ./dockerweb
---> 51a4c7e6ed10
Successfully built 51a4c7e6ed10
Successfully tagged conly/mywebapp:1.0

在构建的过程中，Docker根据Dockerfile中的内容进行了四个步骤，分别对应四个命令，这里要提到一个镜像分层的概念，每执行一步都会创建一个临时容器，并且可以看到临时容器的ID，临时容器是不可使用的，执行完成后，会展示构建镜像的镜像ID，镜像名称，tags等信息。

这时可以看到我们的Docker image已经多了一个自己创建的镜像conly/tomcat 的1.0版本

[root@node2 docker-test]# docker images
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
conly/mywebapp      1.0                 51a4c7e6ed10         minutes ago       507MB
tomcat              latest              6408fdc94212         weeks ago         507MB

如果此时基于原来的Dockerfile构建2.0版本

[root@node2 docker-test]# docker build -t conly/mywebapp:2.0 ./
Sending build context to Docker daemon  .584kB
Step / : FROM tomcat
 ---> 6408fdc94212
Step / : MAINTAINER www.conly.top
 ---> Using cache
 ---> b285ad91c35b
Step / : WORKDIR /usr/local/tomcat/webapps/
 ---> Using cache
 ---> f3eeee360833
Step / : ADD dockerweb ./dockerweb
 ---> Using cache
 ---> 51a4c7e6ed10
Successfully built 51a4c7e6ed10
Successfully tagged conly/mywebapp:2.0

Dcoker在根据Dockerfile构建镜像时没有变动的 部分会使用缓存Using cache不会重新构建，只会对我们变更的部分进行构建，由于镜像分层的和使用缓存的机制使得Docker在构建镜像的效率大大提升。

构建镜像后执行run来运行我们的镜像,这个时候就可以在外部浏览器访问自定义的app应用了。

docker run -p : -d conly/mywebapp:3.0

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Dockerfile常用指令详解

基本指令

下面介绍Docker常用的指令：

• FROM 指定基础镜像
  • 指令格式
    • FROM <image>
    • FROM <image>:<tag>
    • FROM <image>@<digest>
  • 说明 
    • 指定基准镜像，类似JAVA的继承，FROM使用在其他指令之前，其他指令的操作依赖于FROM指令；如果不依赖于其他镜像，构建初始镜像可使用FROM  scratch。
• LABEL 为镜像添加元数据
  • 指令格式
    • LABEL <key>=<value> <key>=<value> ...
  • 说明
    • LABEL指令给镜像添加元数据，也可以看作镜像的标签，对于镜像信息的描述。
    • LABEL指令是键值对形式的如果value中有空格，可以使用引号和\，例：LABEL desc="This is a test lable"。
    • 一个镜像可以有多个LABEL，但是LABEL是分层的，每个LABELL都会构建一层镜像，可以使用合并写法，例子：

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

    • 新添加LABEL会覆盖原有重名LABEL。
    • 镜像的LABEL信息可以使用 docker inspect image:<tag>来查看。
• MAINTAINER 指定镜像维护者信息
  • 指令格式
    • MAINTAINER <name>
  • 说明 
    • 该指令现在已经被废弃，建议使用LABEL来指定，例：LABEL maintainer="www.conly.top"。
• ADD 复制文件
  • 指令格式
    • ADD <src> <dest>
    • ADD ["<src>","<dest>"]
  • 说明
    • 从src路径复制指定内容到dest路径，src可以是Dockfile相对路径，也可以是一个URL,还可以是一个压缩包。
    • 拷贝文件时可识别压缩包格式，docker会自动解压。
    • 若src是一个URL，dest不以斜杠结尾，dest将会被视为文件，src对应内容将会被下载到dest文件。
    • 若src是一个URL，dest以斜杠结尾，dest将会被视为目录，src对应内容将会被下载到dest目录。
    • 若src是一个目录，整个目录下的内容，包括文件系统元数据将会被拷贝至dest目录。
• WORKDIR 指定工作目录
  • 指令格式
    • WORKDIR /path
  • 说明
    • 指定工作目录，相当于cd /path，path不存在可以自动创建，为指令RUN，CMD，ENTRYPOINT指定工作目录，以WORKDIR目录为当前目录。
• ARG 设置构建参数
• 指令格式
• ARG <name>[=<default value>]
• 说明
• • • 定义构建镜像时需要的参数，可用于FROM指令前。
    • ARG指令定义的参数，在docker build命令中以--build-arg a_name=a_value形式赋值。
    • Dockerfile中可以使用ARG定义一个变量，也可以定义多个变量，变量定义时可设置默认值，在build时传递参数则使用参数，未传递参数则使用默认值。
    • ARG变量定义从在Dockerfile定义的行生效，而不是从在命令行参数的使用或其它地方。
    • RUN指令可运行使用ARG或ENV指令定义的变量。使用ENV定义的环境变量会覆盖ARG指令定义的同名变量。
    • Dcoker中预设的一组ARG变量不需要预设即可使用，在执行docker --build-arg a_name=a_value即可使用。 

      HTTP_PROXY
      http_proxy
      HTTPS_PROXY
      https_proxy
      FTP_PROXY
      ftp_proxy
      NO_PROXY
      no_proxy

    • 在构建镜像过程中如果ARG传递的参数未定义会出现警告。

      [root@conly webapps]# docker build --build-arg xxccx=conly -t conly .
      Sending build context to Docker daemon  .608kB
      Step / : from tomcat:latest
       ---> 6408fdc94212
      Step / : MAINTAINER www.conly.top
       ---> Using cache
       ---> 79180381b68d
      Step / : WORKDIR /opt/tomcat/webapps
       ---> Using cache
       ---> 9735f116f248
      Step / : EXPOSE
       ---> Using cache
       ---> 8b140733df33
      Step / : ADD https://images.cnblogs.com/cnblogs_com/conly/1600508/o_191211120217min.png ./docker-web
      Downloading [==================================================>]  .1kB/.1kB
       ---> Using cache
       ---> 61e9f6346096
      [Warning] One or more build-args [xxccx] were not consumed
      Successfully built 61e9f6346096
      Successfully tagged conly:latest

      关于ARG的更多使用可以参考https://www.centos.bz/2016/12/dockerfile-arg-instruction/

• CMD 容器启动指令
  • 指令格式xiang
    • CMD ["executable", "param1", "param2"] (推荐使用)
    • CMD ["param1", "param2"] 为[ENTRYPOINT]指令提供预设参数
    • CMD command param1 param2 在shell中执行
  • 说明
    • 用于在Docker容器创建时执行默认的命令，CMD命令可以有多个，但只会执行最后一个，CMD命令可以被覆盖。
    • 如果使用docker run 创建容器时附加了其他命令则默认的CMD命令不会被执行，执行附加命令。
• RUN 执行命令
  • 指令格式
    • RUN <command> shell命令格式
    • RUN ["executable", "param1", "param2"] exec命令格式
  • 说明
    • 用于在Docker镜像构建时执行命令，镜像构建结束，RUN命令也就结束执行。
• COPY 复制文件
  • 指令格式
    • COPY <src> <dest>
    • COPY ["<src>", "<dest>"]
  • 说明
    • 复制本地的src文件到dest目录，功能类似于ADD，COPY不支持URL和压缩包。
• ENTRYPOINT 入口点
  • 指令格式
    • ENTRYPOINT ["executable", "param1", "param2"]
    • ENTRYPOINT command param1 param2
  • 说明
    • 用于在Docker容器创建时执行命令，ENTRYPOINT 可以存在多个，但只会执行最后一个，且ENTRYPOINT运行的命令不可被覆盖。
• ENV 设置环境变量
  • 指令格式
    • ENV <key> <value>
    • ENV <key>=<value> ...
  • 说明
    • 设置环境变量，会被RUN指令使用，并在容器运行时保持。例：ENV JAVA_HOME /path/to/java。
• EXPOSE 声明暴漏的端口
  • 指令格式
    • EXPOSE <port> [<port>...]
  • 说明
    • 用于声明容器运行时提供服务的端口，便于镜像使用者查看该镜像服务的守护端口，运行时并不会因为声明就打开相应端口。
    • 当运行时使用随机映射时，会自动映射EXPOSE的端口。例：docker run -p host_port1:port1 -p host_port2:port2 -p host_port3:port3 -d image:<tag>。
• USER 设置用户
  • 指令格式
    • USER <daemon>
  • 说明
    • 该指令用于指定容器运行时的用户或者UID,RUN、CMD以及ENTRYPOINT指令都将使用该用户执行命令。例：

      RUN groupadd -r postgres && useradd -r -g postgres postgres

相似指令区别

• RUN，CMD，ENTRYPOINT的区别
  • 执行时机不同，RUN指令在镜像构建时使用，CMD | ENTRYPOINT在容器创建时使用。
  • CMD是默认执行命令，可以被覆盖，原有命令不一定执行，ENTRYPOINT不可以被覆盖，一定会被执行。
  • ENTRYPOINT和CMD命令可以组合使用，将CMD命令当作ENTRYPOINT命令的参数来执行，例：

    ENTRYPINT ["ps"]
    CMD ["-ef"]

    镜像构建完成，如果使用docker run image -aux，则原有CMD命令在执行时会被替换为ps -aux，这种方式实现了动态传参，不用修改Dockerfile重新构建镜像就可以在创建容器上执行自定义命令。

• ARG和ENV的区别
  • 从语义上看ARG是用来设置构建镜像时参数的，设置参数仅在构建时期有用，ENV用来设置环境变量，可以保存在容器运行时。
  • Dockerfile中声明ARG后可以设定默认值，也可以构建时传参设置，ENV设置的环境变量可以覆盖ARG声明的同名参数。
  • Dockerfile中ARG和ENV可以配合使用，类似于ENTRYPOINT和CMD指令。例：

    # use the value to set the ENV var default
    ARG A_VARIABLE
    ENV an_env_var=$A_VARIABLE

  • 需要注意的是虽然使用ARG设置的参数仅在构建时有效，但是使用docker history <image>:<tag>还是可以查看构建记录，尽量避免传递密钥，password等敏感信息。

    [root@conly webapps]# docker build -t tomcat:0.1 .
    Sending build context to Docker daemon  .608kB
    Step / : ARG user=test_user
    Step / : ARG password=test_password
    Step / : from tomcat:latest
     ---> 6408fdc94212
    Step / : MAINTAINER www.conly.top
     ---> Using cache
     ---> 79180381b68d
    Step / : WORKDIR /opt/tomcat/webapps
     ---> Using cache
     ---> 9735f116f248
    Step / : EXPOSE
     ---> Using cache
     ---> 8b140733df33
    Step / : ADD https://images.cnblogs.com/cnblogs_com/conly/1600508/o_191211120217min.png ./docker-web
    Downloading [==================================================>]  .1kB/.1kB
     ---> Using cache
     ---> 61e9f6346096
    Successfully built 61e9f6346096
    Successfully tagged tomcat:0.1
    [root@conly webapps]# docker history tomcat:0.1
    IMAGE               CREATED             CREATED BY                                      SIZE                COMMENT
    61e9f6346096         hours ago         /bin/sh -c #(nop) ADD 394a0073236e50f2867f4a…   230kB
    8b140733df33         hours ago         /bin/sh -c #(nop)  EXPOSE           0B
    9735f116f248         days ago          /bin/sh -c #(nop) WORKDIR /opt/tomcat/webapps   0B
    79180381b68d         days ago          /bin/sh -c #(nop)  MAINTAINER www.conly.top     0B
    6408fdc94212         weeks ago         /bin/sh -c #(nop)  CMD ["catalina.sh" "run"]    0B
    <missing>            weeks ago         /bin/sh -c #(nop)  EXPOSE                   0B
    <missing>            weeks ago         /bin/sh -c set -e  && nativeLines="$(catalin…   0B
    <missing>            weeks ago         /bin/sh -c set -eux;   savedAptMark="$(apt-m…   18.6MB
    <missing>            weeks ago         /bin/sh -c #(nop)  ENV TOMCAT_SHA512=263480a…   0B
    <missing>            weeks ago         /bin/sh -c #(nop)  ENV TOMCAT_VERSION=8.5.    0B
    <missing>            weeks ago         /bin/sh -c #(nop)  ENV TOMCAT_MAJOR=           0B
    <missing>            weeks ago         /bin/sh -c #(nop)  ENV GPG_KEYS=05AB33110949…   0B
    <missing>            weeks ago         /bin/sh -c #(nop)  ENV LD_LIBRARY_PATH=/usr/…   0B
    <missing>            weeks ago         /bin/sh -c #(nop)  ENV TOMCAT_NATIVE_LIBDIR=…   0B
    <missing>            weeks ago         /bin/sh -c #(nop) WORKDIR /usr/local/tomcat     0B
    <missing>            weeks ago         /bin/sh -c mkdir -p "$CATALINA_HOME"            0B
    <missing>            weeks ago         /bin/sh -c #(nop)  ENV PATH=/usr/local/tomca…   0B
    <missing>            weeks ago         /bin/sh -c #(nop)  ENV CATALINA_HOME=/usr/lo…   0B
    <missing>            weeks ago         /bin/sh -c set -eux;   dpkgArch="$(dpkg --pr…   205MB
    <missing>            weeks ago         /bin/sh -c #(nop)  ENV JAVA_URL_VERSION=8u23…   0B
    <missing>            weeks ago         /bin/sh -c #(nop)  ENV JAVA_BASE_URL=https:/…   0B
    <missing>            weeks ago         /bin/sh -c #(nop)  ENV JAVA_VERSION=8u232       0B
    <missing>            weeks ago         /bin/sh -c { echo '#/bin/sh'; echo 'echo "$J…   27B
    <missing>            weeks ago         /bin/sh -c #(nop)  ENV PATH=/usr/local/openj…   0B
    <missing>            weeks ago         /bin/sh -c #(nop)  ENV JAVA_HOME=/usr/local/…   0B
    <missing>            weeks ago         /bin/sh -c #(nop)  ENV LANG=C.UTF-             0B
    <missing>            weeks ago         /bin/sh -c set -eux;  apt-get update;  apt-g…   .68MB
    <missing>            weeks ago         /bin/sh -c apt-get update && apt-get install…   142MB
    <missing>            weeks ago         /bin/sh -c set -ex;  if ! command -v gpg > /…   .81MB
    <missing>            weeks ago         /bin/sh -c apt-get update && apt-get install…   .2MB
    <missing>            weeks ago         /bin/sh -c #(nop)  CMD ["bash"]                 0B
    <missing>            weeks ago         /bin/sh -c #(nop) ADD file:152359c10cf61d800…   101MB  

    完整信息命令

     docker history --format "table {{.ID}}\t{{.CreatedBy}}" --no-trunc image:<tag>

• ADD和COPY的区别
• ADD和COPY都可以用来拷贝源文件到指定目录，在这点上用法一致。
• ADD的源可以是本地也可以是远程的，COPY只能是本地文件。
• 使用ADD来拷贝可识别的压缩文件时，如.tar，.war可以自动解压，COPY则不具备。
• COPY可用于multi-stage中，复制上一阶段的镜像，笔者水平有限，详细内容看参考use multi-stage builds。此功能在Docker17.05以后才添加，极大方便了Dockerfilr的维护者。

首次使用 COPY 和 ADD 命令时也没有考虑过太多二者的区别，随着对Docker的使用会发现 COPY 命令的设计是简单，概念清晰的。而 ADD 命令是在COPY命令上的扩展，提高了使用的复杂度，尤其在使用ADD添加源为URL的情况，要注意dest路径的结尾有没有/，但这些设计在我们熟悉Docker后也会方便操作。

shell和exec区别

• shell 在Linux系统中，使用shell执行时脚本时，当前shell为父进程，会生成一个子进程来执行脚本，执行完毕后会退出子进程回到当前shell。
• exec 使用exec执行时，exec进程会替换当前进程，进程PID保持不变执行结束直接退出，不会退出到进程执行之前的环境。

　　在Docker中推荐使用exec方式执行命令，方便于我们的操作，这也是官方推荐的方式。

使用Dockerfile构建Redis镜像

在了解完Dockerfile中的一些常见命令后，接下来就进行一个简单的应用吧，创建一个Dockerfile基于CentOS来构建自定义Redis镜像。这里切换到/usr/local/redis_dockertest目录来进行操作，Redis作为一个优秀的NoSQL数据库，Docker Hub自然有官方镜像，这里用来练习Dockerfile的常用指令。

基于CentOS7构建Redis镜像

基于CentOS7的镜像，添加Redis的安装包进去，添加配置文件来制作镜像，帮助我们熟悉Dockerfile的指令。

下载redis-5.0.5安装包

wget http://download.redis.io/releases/redis-5.0.5.tar.gz

下载redis.conf配置文件

wget http://download.redis.io/redis-stable/redis.conf

修改redis.conf

bind 127.0.0.1  -->  #bind 127.0.0.1
daemonize no    -->  daemonize yes
protected-mode yes -->   protected-mode no

创建Dockerfile

vim Dockerfile

编写Dockerfile

ARG desc
FROM centos
LABEL maintainer=www.cnblogs.com/conly/
RUN ["yum","-y","install","gcc","gcc-c++","net-tools","make"]
WORKDIR /usr/local
ADD redis-5.0..tar.gz .
WORKDIR /usr/local/redis-5.0./src/
RUN make && make install
WORKDIR /usr/local/redis-5.0.
ADD redis.conf .
EXPOSE
CMD ["redis-server","redis.conf"]

构建redis镜像

docker build --build-arg desc="this is a docker image build test" -t conly/redis:1.0 .

截取部分执行过程，看到Dockerfile的执行步骤

[root@conly redis_dockertest]# docker build --build-arg desc="this is a docker image build test" -t conly/redis:1.0 .
...
...
...
Removing intermediate container 528d15f50a03
 --->
Step / : WORKDIR /usr/local/redis-5.0.
 ---> Running in 566b63100414
Removing intermediate container 566b63100414
 ---> 9cfce44318ee
Step / : ADD redis.conf .
 ---> dc8127dafb54
Step / : EXPOSE
 ---> Running in eda8f77e9c83
Removing intermediate container eda8f77e9c83
 ---> 08f348a33ff6
Step / : WORKDIR /usr/local/redis-5.0./utils
 ---> Running in c7cd15701c85
Removing intermediate container c7cd15701c85
 ---> 1dcde04ee437
Step / : ENTRYPOINT ["./"]
 ---> Running in 152277e9979e
Removing intermediate container 152277e9979e
 ---> 1c9a7b9c6bae
Step / : CMD ["install_server.sh"]
 ---> Running in 065dc4a5ba65
Removing intermediate container 065dc4a5ba65
 ---> 8b1990aa9224
Successfully built 8b1990aa9224
Successfully tagged conly/redis:1.0

查看docker的镜像，可以看到除了我们构建的conly/redis:1.0版本意外，此外Dockerfile中的FROM centos也pull下来了

[root@conly redis_dockertest]# docker images
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
conly/redis         1.0                 8b1990aa9224         minutes ago       587MB
centos              latest              0f3e07c0138f         months ago        220MB

使用docker run运行redis镜像

[root@conly redis_dockertest]# docker run -p : conly/redis:1.0
:C  Dec  ::00.599 # oO0OoO0OoO0Oo Redis is starting oO0OoO0OoO0Oo
:C  Dec  ::00.599 # Redis version=5.0., bits=, commit=, modified=, pid=, just started
:C  Dec  ::00.599 # Configuration loaded
                _._
           _.-``__ ''-._
      _.-``    `.  `_.  ''-._           Redis 5.0. (/)  bit
  .-`` .-```.  ```\/    _.,_ ''-._
 (    '      ,       .-`  | `,    )     Running in standalone mode
 |`-._`-...-` __...-.``-._|'` _.-'|     Port:
 |    `-._   `._    /     _.-'    |     PID: 1
  `-._    `-._  `-./  _.-'    _.-'
 |`-._`-._    `-.__.-'    _.-'_.-'|
 |    `-._`-._        _.-'_.-'    |           http://redis.io
  `-._    `-._`-.__.-'_.-'    _.-'
 |`-._`-._    `-.__.-'    _.-'_.-'|
 |    `-._`-._        _.-'_.-'    |
  `-._    `-._`-.__.-'_.-'    _.-'
      `-._    `-.__.-'    _.-'
          `-._        _.-'
              `-.__.-'                                               

:M  Dec  ::00.601 # WARNING: The TCP backlog setting of  cannot be enforced because /proc/sys/net/core/somaxconn is set to the lower value of .
:M  Dec  ::00.601 # Server initialized
:M  Dec  ::00.601 # WARNING overcommit_memory is set to ! Background save may fail under low memory condition. To fix this issue add 'vm.overcommit_memory = 1' to /etc/sysctl.conf and then reboot or run the command 'sysctl vm.overcommit_memory=1' for this to take effect.
:M  Dec  ::00.601 # WARNING you have Transparent Huge Pages (THP) support enabled in your kernel. This will create latency and memory usage issues with Redis. To fix this issue run the command 'echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled' as root, and add it to your /etc/rc.local in order to retain the setting after a reboot. Redis must be restarted after THP is disabled.
:M  Dec  ::00.603 * Ready to accept connections

此时redis是阻塞状态运行，当然我们也可以重新编写Dockerfile来构建镜像让redis容器后台运行

ARG desc
FROM centos
LABEL maintainer=www.cnblogs.com/conly/
RUN ["yum","-y","install","gcc","gcc-c++","net-tools","make"]
WORKDIR /usr/local
ADD redis-5.0..tar.gz .
WORKDIR /usr/local/redis-5.0./src/
RUN make && make install
WORKDIR /usr/local/redis-5.0.
ADD redis.conf .
RUN cd /usr/local/redis-5.0./utils  && echo | /bin/bash install_server.sh
ENTRYPOINT /usr/local/bin/redis-server /etc/redis/.conf && tail -f /var/log/redis_6379.log 

运行redis，可以看到我们自定义的redis已经运行了。

[root@conly redis_dockertest]# dockerun -p : -d conly/redis:1.0  .
d3b1191ae2408d5025ba55e3b893300ca9438246a10feb2d7e02fa0f29801740
[root@conly redis_dockertest]# docker ps -s
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND                  CREATED             STATUS              PORTS                    NAMES               SIZE
d3b1191ae240        conly/redis:1.0     "/bin/sh -c '/usr/lo…"    seconds ago       Up  seconds        0.0.0.0:->/tcp   fervent_babbage     .58kB (virtual 587MB)

Dockerfile中常用的指令总结完毕，并且进行了简单的练习，接下来开始学习Docker容器间的通信，Docker Compose的实战应用。