Docker鏡像構成和定制

Docker鏡像構成和定制

利用 commit 理解鏡像構成

docker commit 命令應用場合

docker commit 命令除了學習之外，還有一些特殊的應用場合，比如被***后保存現場等。但是，不要使用 docker commit 定制鏡像，定制鏡像應該使用 Dockerfile 來完成。

慎用 docker commit

使用 docker commit 意味著所有對鏡像的操作都是黑箱操作，生成的鏡像也被稱為黑箱鏡像，換句話說，就是除了制作鏡像的人知道執行過什么命令、怎么生成的鏡像，別人根本無從得知。而且，即使是這個制作鏡像的人，過一段時間后也無法記清具體在操作的。雖然 docker diff 或許可以告訴得到一些線索，但是遠遠不到可以確保生成一致鏡像的地步。這種黑箱鏡像的維護工作是非常痛苦的。

使用 Dockerfile 定制鏡像

Dockerfile 是一個文本文件，其內包含了一條條的指令(Instruction)，每一條指令構建一層，因此每一條指令的內容，就是描述該層應當如何構建。

Dockerfile 指令介紹

COPY 復制文件

格式：
* COPY <源路徑>... <目標路徑>
* COPY ["<源路徑1>",... "<目標路徑>"]
比如：
COPY package.json /usr/src/app/
說明：
<源路徑> 可以是多個，甚至可以是通配符，其通配符規則要滿足 Go 的 filepath.Match 規則，如：
COPY hom* /mydir/
COPY hom?.txt /mydir/
<目標路徑> 可以是容器內的絕對路徑，也可以是相對于工作目錄的相對路徑（工作目錄可以用 WORKDIR 指令來指定）。目標路徑不需要事先創建，如果目錄不存在會在復制文件前先行創建缺失目錄。
注意：
使用 COPY 指令，源文件的各種元數據都會保留。比如讀、寫、執行權限、文件變更時間等。這個特性對于鏡像定制很有用。特別是構建相關文件都在使用 Git 進行管理的時候。

ADD 更高級的復制文件

ADD 指令和 COPY 的格式和性質基本一致。但是在 COPY 基礎上增加了一些功能。
如果 <源路徑> 為一個 tar 壓縮文件的話，壓縮格式為 gzip, bzip2 以及 xz 的情況下，ADD 指令將會自動解壓縮這個壓縮文件到 <目標路徑> 去。
最適合使用 ADD 的場合，就是當我們需要自動解壓縮的場合。如官方鏡像 ubuntu 中：

FROM scratch ##空白鏡像
ADD ubuntu-xenial-core-cloudimg-amd64-root.tar.gz /
...

由于ADD 則包含了更復雜的功能，其行為也不一定很清晰。它不像COPY 的語義很明確，就是復制文件而已。所以，我們還是盡可能使用COPY吧。

CMD 容器啟動命令

CMD 指令就是用于指定默認的容器主進程的啟動命令的。

CMD 指令的格式和 RUN 相似，也是兩種格式：
* shell 格式：CMD <命令>
* exec 格式：CMD ["可執行文件", "參數1", "參數2"...]
* 參數列表格式：CMD ["參數1", "參數2"...]。在指定了 ENTRYPOINT 指令后，用 CMD 指定具體的參數。

在運行時可以指定新的命令來替代鏡像設置中的這個默認命令，比如，nginx：1.7.9 鏡像默認的 CMD 是 /bin/bash ，如果我們直接使用 docker run -it nginx：1.7.9 的話，會直接進入 bash 。
我們也可以在運行時指定運行別的命令，如 docker run -it nginx:1.7.9 cat /etc/os-release。這就是用 cat /etc/os-release 命令替換了默認的 /bin/bash 命令了，輸出了系統版本信息。
在指令格式上，一般推薦使用 exec 格式，這類格式在解析時會被解析為 JSON 數組，因此一定要使用雙引號 "，而不要使用單引號。

shell格式：
CMD echo $HOME
exec格式：
CMD [ "sh", "-c", "echo $HOME" ]
這就是為什么我們可以使用環境變量的原因，因為這些環境變量會被 shell 進行解析處理。

容器中應用在前臺執行和后臺執行的問題

Docker 不是虛擬機，容器中的應用都應該以前臺執行，而不是像虛擬機、物理機里面那樣，用 upstart/systemd 去啟動后臺服務，容器內沒有后臺服務的概念。

比如，關于nginx的啟動，我們錯誤的寫成：

CMD service nginx start
或
CMD systemctl start nginx
然后發現容器執行后就立即退出了。對于容器而言，其啟動程序就是容器應用進程，容器就是為了主進程而存在的，主進程退出，容器就失去了存在的意義，從而退出，其它輔助進程不是它需要關心的東西。
而使用 service nginx start 命令，則是希望 upstart 來以后臺守護進程形式啟動 nginx 服務。通過上面內容我們了解到 CMD service nginx start 會被理解為 CMD [ "sh", "-c", "service nginx start"]，因此主進程實際上是 sh。那么當 service nginx start 命令結束后，sh 也就結束了，sh 作為主進程退出了，自然就會令容器退出。

正確的做法是直接執行 nginx 可執行文件，并且以前臺形式運行，如：

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

ENTRYPOINT 入口點

ENTRYPOINT 的格式和 RUN 指令格式一樣，分為 exec 格式和 shell 格式。
ENTRYPOINT 的目的和 CMD 一樣，都是在指定容器啟動程序及參數。ENTRYPOINT 在運行時也可以替代，不過比 CMD 要略顯繁瑣，需要通過 docker run 的參數 --entrypoint 來指定。
當指定了 ENTRYPOINT 后，CMD 的含義就發生了改變，不再是直接的運行其命令，而是將 CMD 的內容作為參數傳給 ENTRYPOINT 指令，換句話說實際執行時，將變為：

<ENTRYPOINT> "<CMD>"

那么有了 CMD 后，為什么還要有 ENTRYPOINT 呢？這種 <ENTRYPOINT> "<CMD>" 有什么好處么？讓我們來看兩個場景。

場景一：讓鏡像變成像命令一樣使用

假設我們需要一個得知自己當前公網 IP 的鏡像，那么可以先用 CMD 來實現：

FROM ubuntu:16.04
RUN apt-get update \&& apt-get install -y curl \&& rm -rf /var/lib/apt/lists/*
CMD [ "curl", "-s", "http://ip.cn" ]

假如我們使用 docker build -t myip . 來構建鏡像的話，如果我們需要查詢當前公網 IP，只需要執行：

$ docker run myip
當前 IP：61.148.226.66 來自：北京市 聯通

從上面的 CMD 中可以看到實質的命令是 curl，那么如果我們希望顯示 HTTP 頭信息，就需要加上 -i 參數。那么我們可以直接加 -i 參數給 docker run myip 么？

docker run myip -i
docker: Error response from daemon: invalid header field value "oci runtime error: container_linux.go:247: starting container process caused \"exec: \\\"-i\\\": executable file not found in $PATH\"\n".

執行報錯，executable file not found。之前我們說過，跟在鏡像名后面的是 command，運行時會替換 CMD 的默認值。因此這里的 -i 替換了原來的 CMD，而不是添加在原來的 curl -s http://ip.cn 后面。而 -i 根本不是命令，所以自然找不到。
那么如果我們希望加入 -i 這參數，我們就必須重新完整的輸入這個命令：

docker run myip curl -s http://ip.cn -i

這顯然不是很好的解決方案，而使用 ENTRYPOINT 就可以解決這個問題。現在我們重新用 ENTRYPOINT 來實現這個鏡像：

FROM ubuntu:16.04
RUN apt-get update \&& apt-get install -y curl \&& rm -rf /var/lib/apt/lists/*
ENTRYPOINT [ "curl", "-s", "http://ip.cn" ]

這次我們再來嘗試直接使用 docker run myip -i：

docker run myip
當前 IP：61.148.226.66 來自：北京市 聯通docker run myip -i
HTTP/1.1 200 OK
...

這次成功了。這是因為當存在 ENTRYPOINT 后，CMD 的內容將會作為參數傳給 ENTRYPOINT，而這里 -i 就是新的 CMD，因此會作為參數傳給 curl，從而達到了我們預期的效果。

場景二：應用運行前的準備工作

啟動容器就是啟動主進程，但有些時候，啟動主進程前，需要一些準備工作。
比如 mysql 類的數據庫，可能需要一些數據庫配置、初始化的工作，這些工作要在最終的 mysql 服務器運行之前解決。
此外，可能希望避免使用 root 用戶去啟動服務，從而提高安全性，而在啟動服務前還需要以 root 身份執行一些必要的準備工作，最后切換到服務用戶身份啟動服務。或者除了服務外，其它命令依舊可以使用 root 身份執行，方便調試等。
這些準備工作是和容器 CMD 無關的，無論 CMD 為什么，都需要事先進行一個預處理的工作。這種情況下，可以寫一個腳本，然后放入 ENTRYPOINT 中去執行，而這個腳本會將接到的參數（也就是 <CMD>）作為命令，在腳本最后執行。比如官方鏡像 redis 中就是這么做的：

FROM alpine:3.4
...
RUN addgroup -S redis && adduser -S -G redis redis
...
ENTRYPOINT ["docker-entrypoint.sh"]EXPOSE 6379
CMD [ "redis-server" ]

可以看到其中為了 redis 服務創建了 redis 用戶，并在最后指定了 ENTRYPOINT 為 docker-entrypoint.sh 腳本。

#!/bin/sh
...
# allow the container to be started with `--user`
if [ "$1" = 'redis-server' -a "$(id -u)" = '0' ]; thenchown -R redis .exec su-exec redis "$0" "$@"
fiexec "$@"

該腳本的內容就是根據 CMD 的內容來判斷，如果是 redis-server 的話，則切換到 redis 用戶身份啟動服務器，否則依舊使用 root 身份執行。比如：

docker run -it redis id
uid=0(root) gid=0(root) groups=0(root)

ENV 設置環境變量

這個指令很簡單，就是設置環境變量.

格式有兩種：

* ENV  <key> <value>
* ENV  <key1>=<value1> <key2>=<value2>...

實例如下：

ENV MYSQL_ROOT_PASSWORD="123456" \MYSQL_DATABASE="edusoho" \ MYSQL_USER="edusoho" \MYSQL_PASSWORD="edusoho"

這個例子中演示了如何換行，以及對含有空格的值用雙引號括起來的辦法，這和 Shell 下的行為是一致的。
定義了環境變量，那么在后續的指令中，就可以使用這個環境變量。比如在官方 node 鏡像 Dockerfile 中，就有類似這樣的代碼：

ENV NODE_VERSION 7.2.0RUN curl -SLO "https://nodejs.org/dist/v$NODE_VERSION/node-v$NODE_VERSION-linux-x64.tar.xz" \&& curl -SLO "https://nodejs.org/dist/v$NODE_VERSION/SHASUMS256.txt.asc" \&& gpg --batch --decrypt --output SHASUMS256.txt SHASUMS256.txt.asc \&& grep " node-v$NODE_VERSION-linux-x64.tar.xz\$" SHASUMS256.txt | sha256sum -c - \&& tar -xJf "node-v$NODE_VERSION-linux-x64.tar.xz" -C /usr/local --strip-components=1 \&& rm "node-v$NODE_VERSION-linux-x64.tar.xz" SHASUMS256.txt.asc SHASUMS256.txt \&& ln -s /usr/local/bin/node /usr/local/bin/nodejs

在這里先定義了環境變量 NODE_VERSION，其后的 RUN 這層里，多次使用 $NODE_VERSION 來進行操作定制。可以看到，將來升級鏡像構建版本的時候，只需要更新 7.2.0 即可，Dockerfile 構建維護變得更輕松了。
下列指令可以支持環境變量展開： 

ADD、COPY、ENV、EXPOSE、LABEL、USER、WORKDIR、VOLUME、STOPSIGNAL、ONBUILD

可以從這個指令列表里感覺到，環境變量可以使用的地方很多，很強大。通過環境變量，我們可以讓一份 Dockerfile 制作更多的鏡像，只需使用不同的環境變量即可。

ARG 構建參數

格式：

  • ARG <參數名>[=<默認值>]

構建參數和 ENV 的效果一樣，都是設置環境變量。所不同的是，ARG 所設置的構建環境的環境變量，在將來容器運行時是不會存在這些環境變量的。但是不要因此就使用 ARG 保存密碼之類的信息，因為 docker history 還是可以看到所有值的。
Dockerfile 中的 ARG 指令是定義參數名稱，以及定義其默認值。該默認值可以在構建命令 docker build 中用 --build-arg <參數名>=<值> 來覆蓋。
在 1.13 之前的版本，要求 --build-arg 中的參數名，必須在 Dockerfile 中用 ARG 定義過了，換句話說，就是 --build-arg 指定的參數，必須在 Dockerfile 中使用了。如果對應參數沒有被使用，則會報錯退出構建。
從 1.13 開始，這種嚴格的限制被放開，不再報錯退出，而是顯示警告信息，并繼續構建。報錯信息如下例所示：

[Warning] One or more build-args [foo] were not consumed.

VOLUME 定義匿名卷

格式為：

  • VOLUME ["<路徑1>", "<路徑2>"...]
  • VOLUME <路徑>

容器運行時應該盡量保持容器存儲層不發生寫操作，對于數據庫類需要保存動態數據的應用，其數據庫文件應該保存于卷(volume)中，關于Docker 卷的概念和使用，可參考本庫文章
“Docker基本介紹和操作.md”。
為了防止運行時用戶忘記將動態文件所保存目錄掛載為卷，在 Dockerfile 中，我們可以事先指定某些目錄掛載為匿名卷，這樣在運行時如果用戶不指定掛載，其應用也可以正常運行，不會向容器存儲層寫入大量數據。
比如：

VOLUME /data

這里的 /data 目錄就會在運行時自動掛載為匿名卷，任何向 /data 中寫入的信息都不會記錄進容器存儲層，從而保證了容器存儲層的無狀態化。
如果我們想把這個匿名卷中的內容掛載到主機上呢？

docker run -itd --name busytest --mount type=bind,source=/teng,target=/data busytest:v1
或
docker run -itd --name busytest -v /teng:/data busytest:v1

EXPOSE 聲明端口

EXPOSE <port> [<port>/<protocol>...]
該EXPOSE指令通知Docker容器在運行時偵聽指定的網絡端口。可以指定端口是偵聽TCP還是UDP，如果未指定協議，則默認為TCP。
EXPOSE 指令是聲明運行時容器提供服務端口，這只是一個聲明，在運行時并不會因為這個聲明應用就會開啟這個端口的服務。在 Dockerfile 中寫入這樣的聲明有兩個好處，一個是幫助鏡像使用者理解這個鏡像服務的守護端口，以方便配置映射；另一個用處則是在運行時使用隨機端口映射時，也就是 docker run -P 時，會自動隨機映射 EXPOSE 的端口。

比如，我這里編寫一個Dockerfile文件：

FROM busybox
VOLUME /data
EXPOSE 80docker build -t busytest:v2 .docker run -itd --name busytest -P busytest:v2docker ps
CONTAINER ID        IMAGE                                      COMMAND                  CREATED             STATUS              PORTS                         NAMES
30614a66bff0        busytest:v2                                "sh"                     3 seconds ago       Up 2 seconds        0.0.0.0:32771->80/tcp         busytest

無論EXPOSE設置如何，您都可以使用-p標志在運行時覆蓋它們。例如

 docker run -itd --name busytest -p 8080:80  busytest:v2docker ps
CONTAINER ID        IMAGE                                      COMMAND                  CREATED             STATUS              PORTS                         NAMES
b07c5575afa1        busytest:v2                                "sh"                     3 seconds ago       Up 2 seconds        0.0.0.0:8080->80/tcp          busytest

WORKDIR 指定工作目錄

格式為 WORKDIR <工作目錄路徑>。
使用 WORKDIR 指令可以來指定工作目錄（或者稱為當前目錄），以后各層的當前目錄就被改為指定的目錄，如該目錄不存在，WORKDIR 會幫你建立目錄。
在Dockerfile中可以多次使用WORKDIR指令。如果提供了相對路徑，則它將相對于前一條WORKDIR指令的路徑 。例如：

WORKDIR /a
WORKDIR b
WORKDIR c
RUN pwd最終pwd命令的輸出Dockerfile將是 /a/b/c。

該WORKDIR指令可以解析先前使用的環境變量 ENV。您只能使用顯式設置的環境變量Dockerfile。例如：

ENV DIRPATH /path
WORKDIR $DIRPATH/$DIRNAME
RUN pwd最終pwd命令的輸出Dockerfile將是 /path/$DIRNAME

USER 指定當前用戶

格式：
USER <user>[:<group>] or
USER <UID>[:<GID>]

USER 指令和 WORKDIR 相似，都是改變環境狀態并影響以后的層。WORKDIR 是改變工作目錄，USER 則是改變之后層的執行 RUN, CMD 以及 ENTRYPOINT 這類命令的身份。
當然，和 WORKDIR 一樣，USER 只是幫助你切換到指定用戶而已，這個用戶必須是事先建立好的，否則無法切換。
如：

RUN groupadd -r redis && useradd -r -g redis redis
USER redis
RUN [ "redis-server" ]

如果以 root 執行的腳本，在執行期間希望改變身份，比如希望以某個已經建立好的用戶來運行某個服務進程，不要使用 su 或者 sudo，這些都需要比較麻煩的配置，而且在 TTY 缺失的環境下經常出錯。建議使用 gosu。

# 建立 redis 用戶，并使用 gosu 換另一個用戶執行命令
RUN groupadd -r redis && useradd -r -g redis redis
# 下載 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
# 設置 CMD，并以另外的用戶執行
CMD [ "exec", "gosu", "redis", "redis-server" ]

參考文檔

  • Dockerfile 最佳實踐文檔
  • Dockerfie 官方文檔

轉載于:https://blog.51cto.com/wutengfei/2156797

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