Android 重学系列 GraphicBuffer的诞生

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Android 重学系列 GraphicBuffer的诞生相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

参考技术A 经过上一篇对OpenGL es的解析，我们引出了在eglSwapBuffer时候会调用会调用两个关键的方法：

从上一篇openGL es分析可以得出，每一次当我们绘制完一次图元之后，surface做为生产者一方会在一个循环中一般依次完成如下内容：

对于生产者来说关键的是这四个步骤。不过openGL es把整个过程颠倒，每一次绘制上一帧，对于更加好理解，我把整个过程设置回android常用的方式。我们分别来研究这几个函数做了什么。

遇到什么问题，欢迎来本文进行讨论 https://www.jianshu.com/p/3bfc0053d254

首先我们先不去深究细节，先对整个流程的源码流程有一个大体印象。因为图元的诞生不清楚，也看不懂其他原理。

文件：/ frameworks / native / opengl / libagl / egl.cpp

在lock函数实际上是把ANativeWindowBuffer的handle传进去进行锁定，同时传入了一个vaddr的地址，这个地址是做什么的呢？其实就是共享buffer中的图元存储的地址。

实际上上在lock的时候，并不是直接把buffer传下去，而是传递一个handle，一个ANativeWindowBuffer的句柄。

文件：/ frameworks / native / libs / gui / Surface.cpp

先介绍Surface的核心对象之一mSlot，这个对象是数组BufferSlot：

在这里面保存着几个很重要对象：

在这里先介绍一个重要的概念，每一个GraphicBuffer图元在不同的流程会分为5个状态都会在BufferState记录状态：

根据这些状态，在SF中对应的计数个数不一样，这些计数影响着SF是否需要调整整个mSlot的使用策略。

因此当我们需要进行调整，需要对mDequeueCount+mAcquireCount加入调整计算，这样才能知道一共有多少图元在缓冲队伍之外，才能正确的计算，是否应该调整BufferQueue.mSlot的策略。在图元缓冲队列初始化那一章中，能看到会计算mMaxAcquiredBufferCount和mMaxDequeuedBufferCount的数量，来控制每一个Layer的图元生产者的是否需要调整slot为新的GraphicBuffer腾出位置。

流程如下：

让我们重点关注SF的dequeueBuffer。

文件：/ frameworks / native / libs / gui / BufferQueueProducer.cpp

在这个过程中其实很简单，就是找到合适的空位，添加到活跃区间，设置标志位，最后发现为空则会新生成一个，最后返回的是mSlot对应位置的下标。而不会直接返回一个完整的GraphicBuffer，因为一个图元太大了，根本不可能通过Binder进行通信。

我们来看看waitForFreeSlotThenRelock是怎么从mSlot找到合适位置的图元插槽。

在这个过程中，很简单，直接返回一个GraphicBuffer对象。不是说GraphicBuffer很大，Binder没有办法传输吗？为什么这里又能返回到app进程呢？稍后解析。这里就能Surface就记录了对应index的GraphicBuffer。

流程如下：

核心有四个：

其实在这个阶段判断mQueue如果为空，直接加到mQueue的末尾。不为空，需要判断最后一个图元是否已经不需要显示了，如果是共享模式的图元，则关闭。不是，则会从Active区域移除，放到Free区域中，并且代替mQueue最后一个图元。否则还是放到mQueue末尾。

此时就是回调到消费者中的监听回调，具体做了什么之后再说。

文件：/ frameworks / native / opengl / libagl / egl.cpp

能看到GraphicBufferMapper调用以ANativeWindowBuffer的handle为线索unlock解锁图元映射。

在整个流程中，我们能够看到生产者生产涉及到的主要角色如下：

Surface是面向应用客户端的图元生产者，BufferQueueProducer是面向SF服务端的图元生产者。其核心涉及实际是查找mSlot中有没有空闲的位置，让图元占用。但是真正进行消费的时候，需要设置到BufferItem的Vector中。

但是思考过没有，一个图元代表一帧的数据。一个屏幕常见的占用的内存1080 1920 4 早就超过了应用传输Binder的极限1040k.那么系统是怎么规避这个问题呢？

我们从dequeue步骤中能看到，每一次dequeue之后先回返回一个mSlot的下标，即使在这个步骤已经new了一个GraphicBuffer，他也不会返回GraphicBuffer。但是到了requestBuffer就能GraphicBuffer对象。为什么这么设计？就算是返回了GraphicBuffer对象，Binder会因为这个对象占用太大而报错。

系统是怎么办到的？而且在OpenGL es中eglSwapBuffers中，把framebuffer_t和ANativeWindowBuffer的bit属性关联起来，ANativeWindowBuffer又是怎么在跨进程通信初始化bit字段的？

接下来让我们专门来解析GraphicBuffer类。

文件：/ frameworks / native / include / ui / GraphicBuffer.h
先来看看其继承关系：

GraphicBuffer继承于ANativeWindowBuffer和Flattenable，前者是在ANativeWindow中的图元缓冲，后者是Binder 传输时候的Parcel封装IBinder。但是这里里面的flattern和unflattern方法被重写了为自己的保存所有参数的方法。我们稍后再看。

文件：/ frameworks / native / libs / ui / GraphicBuffer.cpp

在初始化中有一个十分核心的类GraphicBufferAllocator，图元申请器。这个类真正在一个GraphicBuffer的壳内，通过allocate真正生成一个核心内存块。接着会调用GraphicBufferMapper. getTransportSize在Mapper中记录大小。请注意，allocate方法中有一个十分核心的参数handle。他是来自ANativeWindowBuffer：
文件：/ frameworks / native / libs / nativebase / include / nativebase / nativebase.h

native_handle_t实际上是的GraphicBuffer的句柄。

让我们依次看看GraphicBufferAllocator和GraphicBufferMapper都做了什么。

文件： frameworks / native / libs / ui / GraphicBufferAllocator.cpp

ANDROID_SINGLETON_STATIC_INSTANCE这个宏实际上就是一个单例：

Docker重学系列之Dockerfile

Docker重学系列之Dockerfile

Dockerfile

什么是Dockerfile

Dockerfile可以认为是Docker镜像的描述文件，是由一系列命令和参数构成的脚本。主要作用是用来构建docker镜像的构建文件。

  • 通过架构图可以看出通过DockerFile可以直接构建镜像

Dockerfile解析过程


Dockerfile所在目录就是上下文目录，当docker接收到build命令后，会将context上下文目录中所有文件进行打包，发给server端。

使用 Dockerfile 构建镜像时最好是将 Dockerfile 放置在一个新建的空目录下。然后将构建镜像所需要的文件添加到该目录中。为了提高构建镜像的效率，你可以在目录下新建一个 .dockerignore 文件来指定要忽略的文件和目录。.dockerignore 文件的排除模式语法和 Git 的 .gitignore 文件相似。

Dockerfile 是一个文本文件，其内包含了一条条的 指令(Instruction)，每一条指令构建一层临时镜像，因此每一条指令的内容，就是描述该层应当如何构建。

通过缓存已经构建过的镜像层，可以在命令相同的时候，复用缓存中已经构建过的镜像层。

Dockerfile的保留命令

官方说明:https://docs.docker.com/engine/reference/builder/

保留字作用
FROM当前镜像是基于哪个镜像的 第一个指令必须是FROM
MAINTAINER镜像维护者的姓名和邮箱地址
RUN构建镜像时需要运行的指令
EXPOSE当前容器对外暴露出的端口号
WORKDIR指定在创建容器后，终端默认登录进来的工作目录，一个落脚点
ENV用来在构建镜像过程中设置环境变量
ADD将宿主机目录下的文件拷贝进镜像且ADD命令会自动处理URL和解压tar包
COPY类似于ADD，拷贝文件和目录到镜像中
将从构建上下文目录中<原路径>的文件/目录复制到新的一层的镜像内的<目标路径>位置
VOLUME容器数据卷，用于数据保存和持久化工作
CMD指定一个容器启动时要运行的命令
Dockerfile中可以有多个CMD指令，但只有最后一个生效，CMD会被docker run之后的参数替换
ENTRYPOINT指定一个容器启动时要运行的命令
ENTRYPOINT的目的和CMD一样，都是在指定容器启动程序及其参数

FROM 命令

  • 基于哪个镜像进行构建新的镜像,在构建时会自动从docker hub拉取base镜像 必须作为Dockerfile的第一个指令出现

  • 语法:

FROM  <image>
FROM  <image>[:<tag>]     使用版本不写为latest
FROM  <image>[@<digest>]  使用摘要

除了选择现有镜像为基础镜像外，Docker 还存在一个特殊的镜像，名为 scratch。这个镜像是虚拟的概念，并不实际存在，它表示一个空白的镜像。

FROM scratch
...

如果你以 scratch 为基础镜像的话，意味着你不以任何镜像为基础，接下来所写的指令将作为镜像第一层开始存在。

不以任何系统为基础，直接将可执行文件复制进镜像的做法并不罕见，对于 Linux 下静态编译的程序来说，并不需要有操作系统提供运行时支持，所需的一切库都已经在可执行文件里了，因此直接 FROM scratch 会让镜像体积更加小巧。使用 Go 语言 (opens new window)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。

MAINTAINER 命令

  • 镜像维护者的姓名和邮箱地址[废弃]

  • 语法:

MAINTAINER <name>

RUN 命令

  • RUN指令将在当前映像之上的新层中执行任何命令并提交结果。生成的提交映像将用于Dockerfile中的下一步

其格式有两种：

  • shell 格式：RUN <命令>，就像直接在命令行中输入的命令一样。刚才写的 Dockerfile 中的 RUN 指令就是这种格式。
RUN echo '<h1>Hello, Docker!</h1>' > /usr/share/nginx/html/index.html
  • exec 格式：RUN [“可执行文件”, “参数1”, “参数2”]，这更像是函数调用中的格式。
RUN ["/bin/bash", "-c", "echo hello"]

既然 RUN 就像 Shell 脚本一样可以执行命令，那么我们是否就可以像 Shell 脚本一样把每个命令对应一个 RUN 呢？比如这样：

FROM debian:stretch

RUN apt-get update
RUN apt-get install -y gcc libc6-dev make wget
RUN wget -O redis.tar.gz "http://download.redis.io/releases/redis-5.0.3.tar.gz"
RUN mkdir -p /usr/src/redis
RUN tar -xzf redis.tar.gz -C /usr/src/redis --strip-components=1
RUN make -C /usr/src/redis
RUN make -C /usr/src/redis install

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。

而上面的这种写法，创建了 7 层镜像。这是完全没有意义的，而且很多运行时不需要的东西，都被装进了镜像里，比如编译环境、更新的软件包等等。结果就是产生非常臃肿、非常多层的镜像，不仅仅增加了构建部署的时间，也很容易出错。 这是很多初学 Docker 的人常犯的一个错误。

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。

上面的 Dockerfile 正确的写法应该是这样：

FROM debian:stretch

RUN set -x; buildDeps='gcc libc6-dev make wget' \\
    && apt-get update \\
    && apt-get install -y $buildDeps \\
    && wget -O redis.tar.gz "http://download.redis.io/releases/redis-5.0.3.tar.gz" \\
    && mkdir -p /usr/src/redis \\
    && tar -xzf redis.tar.gz -C /usr/src/redis --strip-components=1 \\
    && make -C /usr/src/redis \\
    && make -C /usr/src/redis install \\
    && rm -rf /var/lib/apt/lists/* \\
    && rm redis.tar.gz \\
    && rm -r /usr/src/redis \\
    && apt-get purge -y --auto-remove $buildDeps

首先，之前所有的命令只有一个目的，就是编译、安装 redis 可执行文件。因此没有必要建立很多层，这只是一层的事情。因此，这里没有使用很多个 RUN 一一对应不同的命令，而是仅仅使用一个 RUN 指令，并使用 && 将各个所需命令串联起来。将之前的 7 层，简化为了 1 层。在撰写 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。

并且，这里为了格式化还进行了换行。Dockerfile 支持 Shell 类的行尾添加 \\ 的命令换行方式，以及行首 # 进行注释的格式。良好的格式，比如换行、缩进、注释等，会让维护、排障更为容易，这是一个比较好的习惯。

此外，还可以看到这一组命令的最后添加了清理工作的命令，删除了为了编译构建所需要的软件，清理了所有下载、展开的文件，并且还清理了 apt 缓存文件。这是很重要的一步，我们之前说过，镜像是多层存储，每一层的东西并不会在下一层被删除，会一直跟随着镜像。因此镜像构建时，一定要确保每一层只添加真正需要添加的东西，任何无关的东西都应该清理掉。

很多人初学 Docker 制作出了很臃肿的镜像的原因之一，就是忘记了每一层构建的最后一定要清理掉无关文件。

构建镜像—build

好了，让我们再回到之前定制的 nginx 镜像的 Dockerfile 来。现在我们明白了这个 Dockerfile 的内容，那么让我们来构建这个镜像吧。

在 Dockerfile 文件所在目录执行：

$ docker build -t nginx:v3 .
Sending build context to Docker daemon 2.048 kB
Step 1 : FROM nginx
 ---> e43d811ce2f4
Step 2 : RUN echo '<h1>Hello, Docker!</h1>' > /usr/share/nginx/html/index.html
 ---> Running in 9cdc27646c7b
 ---> 44aa4490ce2c
Removing intermediate container 9cdc27646c7b
Successfully built 44aa4490ce2c

从命令的输出结果中，我们可以清晰的看到镜像的构建过程。在 Step 2 中，如同我们之前所说的那样，RUN 指令启动了一个容器 9cdc27646c7b，执行了所要求的命令，并最后提交了这一层 44aa4490ce2c，随后删除了所用到的这个容器 9cdc27646c7b。

这里我们使用了 docker build 命令进行镜像构建。其格式为：

docker build [选项] <上下文路径/URL/->

在这里我们指定了最终镜像的名称 -t nginx:v3，构建成功后，我们可以像之前运行 nginx:v2 那样来运行这个镜像，其结果会和 nginx:v2 一样。

镜像构建上下文（Context）

如果注意，会看到 docker build 命令最后有一个 .。. 表示当前目录，而 Dockerfile 就在当前目录，因此不少初学者以为这个路径是在指定 Dockerfile 所在路径，这么理解其实是不准确的。如果对应上面的命令格式，你可能会发现，这是在指定 上下文路径。那么什么是上下文呢？

首先我们要理解 docker build 的工作原理。Docker 在运行时分为 Docker 引擎（也就是服务端守护进程）和客户端工具。Docker 的引擎提供了一组 REST API，被称为 Docker Remote API (opens new window)，而如 docker 命令这样的客户端工具，则是通过这组 API 与 Docker 引擎交互，从而完成各种功能。因此，虽然表面上我们好像是在本机执行各种 docker 功能，但实际上，一切都是使用的远程调用形式在服务端（Docker 引擎）完成。也因为这种 C/S 设计，让我们操作远程服务器的 Docker 引擎变得轻而易举。

当我们进行镜像构建的时候，并非所有定制都会通过 RUN 指令完成，经常会需要将一些本地文件复制进镜像，比如通过 COPY 指令、ADD 指令等。而 docker build 命令构建镜像，其实并非在本地构建，而是在服务端，也就是 Docker 引擎中构建的。那么在这种客户端/服务端的架构中，如何才能让服务端获得本地文件呢？

这就引入了上下文的概念。当构建的时候，用户会指定构建镜像上下文的路径，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。

如果在 Dockerfile 中这么写：

COPY ./package.json /app/

这并不是要复制执行 docker build 命令所在的目录下的 package.json，也不是复制 Dockerfile 所在目录下的 package.json，而是复制 上下文（context） 目录下的 package.json。

因此，COPY 这类指令中的源文件的路径都是相对路径。这也是初学者经常会问的为什么 COPY …/package.json /app 或者 COPY /opt/xxxx /app 无法工作的原因，因为这些路径已经超出了上下文的范围，Docker 引擎无法获得这些位置的文件。如果真的需要那些文件，应该将它们复制到上下文目录中去。

现在就可以理解刚才的命令 docker build -t nginx:v3 . 中的这个 .，实际上是在指定上下文的目录，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。

如果观察 docker build 输出，我们其实已经看到了这个发送上下文的过程：

$ docker build -t nginx:v3 .
Sending build context to Docker daemon 2.048 kB
...

理解构建上下文对于镜像构建是很重要的，避免犯一些不应该的错误。比如有些初学者在发现 COPY /opt/xxxx /app 不工作后，于是干脆将 Dockerfile 放到了硬盘根目录去构建，结果发现 docker build 执行后，在发送一个几十 GB 的东西，极为缓慢而且很容易构建失败。那是因为这种做法是在让 docker build 打包整个硬盘，这显然是使用错误。

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。

那么为什么会有人误以为 . 是指定 Dockerfile 所在目录呢？这是因为在默认情况下，如果不额外指定 Dockerfile 的话，会将上下文目录下的名为 Dockerfile 的文件作为 Dockerfile。

这只是默认行为，实际上 Dockerfile 的文件名并不要求必须为 Dockerfile，而且并不要求必须位于上下文目录中，比如可以用 -f …/Dockerfile.php 参数指定某个文件作为 Dockerfile。

当然，一般大家习惯性的会使用默认的文件名 Dockerfile，以及会将其置于镜像构建上下文目录中。

其它 docker build 的用法

直接用 Git repo 进行构建

或许你已经注意到了，docker build 还支持从 URL 构建，比如可以直接从 Git repo 中构建：

# $env:DOCKER_BUILDKIT=0
# export DOCKER_BUILDKIT=0

$ docker build -t hello-world https://github.com/docker-library/hello-world.git#master:amd64/hello-world

Step 1/3 : FROM scratch
 --->
Step 2/3 : COPY hello /
 ---> ac779757d46e
Step 3/3 : CMD ["/hello"]
 ---> Running in d2a513a760ed
Removing intermediate container d2a513a760ed
 ---> 038ad4142d2b
Successfully built 038ad4142d2b

这行命令指定了构建所需的 Git repo，并且指定分支为 master，构建目录为 /amd64/hello-world/，然后 Docker 就会自己去 git clone 这个项目、切换到指定分支、并进入到指定目录后开始构建。

用给定的 tar 压缩包构建

docker build http://server/context.tar.gz

如果所给出的 URL 不是个 Git repo，而是个 tar 压缩包，那么 Docker 引擎会下载这个包，并自动解压缩，以其作为上下文，开始构建。

从标准输入中读取 Dockerfile 进行构建

docker build - < Dockerfile

或

cat Dockerfile | docker build -

如果标准输入传入的是文本文件，则将其视为 Dockerfile，并开始构建。这种形式由于直接从标准输入中读取 Dockerfile 的内容，它没有上下文，因此不可以像其他方法那样可以将本地文件 COPY 进镜像之类的事情。

从标准输入中读取上下文压缩包进行构建

$ docker build - < context.tar.gz

如果发现标准输入的文件格式是 gzip、bzip2 以及 xz 的话，将会使其为上下文压缩包，直接将其展开，将里面视为上下文，并开始构建。

EXPOSE 命令—声明端口

格式为 EXPOSE <端口1> [<端口2>...]。

EXPOSE 指令是声明容器运行时提供服务的端口，这只是一个声明，在容器运行时并不会因为这个声明应用就会开启这个端口的服务。在 Dockerfile 中写入这样的声明有两个好处，一个是帮助镜像使用者理解这个镜像服务的守护端口，以方便配置映射；另一个用处则是在运行时使用随机端口映射时，也就是 docker run -P 时，会自动随机映射 EXPOSE 的端口。

要将 EXPOSE 和在运行时使用 -p <宿主端口>:<容器端口> 区分开来。-p，是映射宿主端口和容器端口，换句话说，就是将容器的对应端口服务公开给外界访问，而 EXPOSE 仅仅是声明容器打算使用什么端口而已，并不会自动在宿主进行端口映射。

EXPOSE 80/tcp  如果没有显示指定则默认暴露都是tcp
EXPOSE 80/udp

WORKDIR 命令—设置工作目录

  • 用来为Dockerfile中的任何RUN、CMD、ENTRYPOINT、COPY和ADD指令设置工作目录。如果WORKDIR不存在，即使它没有在任何后续Dockerfile指令中使用，它也将被创建。

详解：

格式为 WORKDIR <工作目录路径>。

使用 WORKDIR 指令可以来指定工作目录（或者称为当前目录），以后各层的当前目录就被改为指定的目录，如该目录不存在，WORKDIR 会帮你建立目录。

之前提到一些初学者常犯的错误是把 Dockerfile 等同于 Shell 脚本来书写，这种错误的理解还可能会导致出现下面这样的错误：

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，在 Shell 中，连续两行是同一个进程执行环境，因此前一个命令修改的内存状态，会直接影响后一个命令；而在 Dockerfile 中，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。第一层 RUN cd /app 的执行仅仅是当前进程的工作目录变更，一个内存上的变化而已，其结果不会造成任何文件变更。而到第二层的时候，启动的是一个全新的容器，跟第一层的容器更完全没关系，自然不可能继承前一层构建过程中的内存变化。

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。

WORKDIR /app

RUN echo "hello" > world.txt

如果你的 WORKDIR 指令使用的相对路径，那么所切换的路径与之前的 WORKDIR 有关：

WORKDIR /a
WORKDIR b
WORKDIR c

RUN pwd

RUN pwd 的工作目录为 /a/b/c。

ENV 命令—设置环境变量

格式有两种：

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

这个指令很简单，就是设置环境变量而已，无论是后面的其它指令，如 RUN，还是运行时的应用，都可以直接使用这里定义的环境变量。

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

这个例子中演示了如何换行，以及对含有空格的值用双引号括起来的办法，这和 Shell 下的行为是一致的。

定义了环境变量，那么在后续的指令中，就可以使用这个环境变量。比如在官方 node 镜像 Dockerfile 中，就有类似这样的代码：

ENV NODE_VERSION 7.2.0

RUN 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

在这里先定义了环境变量 NODE_VERSION，其后的 RUN 这层里，多次使用 $NODE_VERSION 来进行操作定制。可以看到，将来升级镜像构建版本的时候，只需要更新 7.2.0 即可，Dockerfile 构建维护变得更轻松了。

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

可以从这个指令列表里感觉到，环境变量可以使用的地方很多，很强大。通过环境变量，我们可以让一份 Dockerfile 制作更多的镜像，只需使用不同的环境变量即可。

COPY 命令 —复制文件

  • 用来将context目录中指定文件复制到镜像的指定目录中

格式：

COPY [--chown=<user>:<group>] <源路径>... <目标路径>
COPY [--chown=<user>:<group>] ["<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。

COPY 指令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。比如：

COPY package.json /usr/src/app/

<源路径> 可以是多个，甚至可以是通配符，其通配符规则要满足 Go 的 filepath.Match (opens new window)规则，如：

COPY hom* /mydir/
COPY hom?.txt /mydir/

<目标路径> 可以是容器内的绝对路径，也可以是相对于工作目录的相对路径（工作目录可以用 WORKDIR 指令来指定）。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行创建缺失目录。

此外，还需要注意一点，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。这个特性对于镜像定制很有用。特别是构建相关文件都在使用 Git 进行管理的时候。

在使用该指令的时候还可以加上 --chown=<user>:<group> 选项来改变文件的所属用户及所属组。

COPY --chown=55:mygroup files* /mydir/
COPY --chown=bin files* /mydir/
COPY --chown=1 files* /mydir/
COPY --chown=10:11 files* /mydir/

如果源路径为文件夹，复制的时候不是直接复制该文件夹，而是将文件夹中的内容复制到目标路径。

ADD 命令 —高级赋值文件

  • 用来从context上下文复制新文件、目录或远程文件url，并将它们添加到位于指定路径的映像文件系统中。

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。

比如 <源路径> 可以是一个 URL，这种情况下，Docker 引擎会试图去下载这个链接的文件放到 <目标路径> 去。下载后的文件权限自动设置为 600，如果这并不是想要的权限，那么还需要增加额外的一层 RUN 进行权限调整，另外，如果下载的是个压缩包，需要解压缩，也一样还需要额外的一层 RUN 指令进行解压缩。所以不如直接使用 RUN 指令，然后使用 wget 或者 curl 工具下载，处理权限、解压缩、然后清理无用文件更合理。因此，这个功能其实并不实用，而且不推荐使用。

如果 <源路径> 为一个 tar 压缩文件的话，压缩格式为 gzip, bzip2 以及 xz 的情况下，ADD 指令将会自动解压缩这个压缩文件到 <目标路径> 去。

在某些情况下，这个自动解压缩的功能非常有用，比如官方镜像 ubuntu 中：

FROM scratch
ADD ubuntu-xenial-core-cloudimg-amd64-root.tar.gz /
...

但在某些情况下，如果我们真的是希望复制个压缩文件进去，而不解压缩，这时就不可以使用 ADD 命令了。

在 Docker 官方的 Dockerfile 最佳实践文档 中要求，尽可能的使用 COPY，因为 COPY 的语义很明确，就是复制文件而已，而 ADD 则包含了更复杂的功能，其行为也不一定很清晰。最适合使用 ADD 的场合，就是所提及的需要自动解压缩的场合。

另外需要注意的是，ADD 指令会令镜像构建缓存失效，从而可能会令镜像构建变得比较缓慢。

因此在 COPY 和 ADD 指令中选择的时候，可以遵循这样的原则，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。

在使用该指令的时候还可以加上 --chown=<user>:<group> 选项来改变文件的所属用户及所属组。

ADD --chown=55:mygroup files* /mydir/
ADD --chown=bin files* /mydir/
ADD --chown=1 files* /mydir/
ADD --chown=10:11 files* /mydir/

ADD hom* /mydir/       通配符添加多个文件
ADD hom?.txt /mydir/   通配符添加
ADD test.txt relativeDir/  可以指定相对路径
ADD test.txt /absoluteDir/ 也可以指定绝对路径
ADD url

VOLUME 命令 —定义匿名卷

  • 用来定义容器运行时可以挂在到宿主机的目录

格式为：

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

之前我们说过，容器运行时应该尽量保持容器存储层不发生写操作，对于数据库类需要保存动态数据的应用，其数据库文件应该保存于卷(volume)中。

为了防止运行时用户忘记将动态文件所保存目录挂载为卷，在 Dockerfile 中，我们可以事先指定某些目录挂载为匿名卷，这样在运行时如果用户不指定挂载，其应用也可以正常运行，不会向容器存储层写入大量数据。

VOLUME /data

这里的 /data 目录就会在容器运行时自动挂载为匿名卷，任何向 /data 中写入的信息都不会记录进容器存储层，从而保证了容器存储层的无状态化。当然，运行容器时可以覆盖这个挂载设置。比如：

$ docker run -d -v mydata:/data xxxx

在这行命令中，就使用了 mydata 这个命名卷挂载到了 /data 这个位置，替代了 Dockerfile 中定义的匿名卷的挂载配置。

下面解释一下什么是匿名卷

具名挂载和匿名挂载

CMD 命令 — 容器启动命令

首先思考一个问题，为什么我们下载一个tomcat镜像后，通过docker run 命令就可以直接运行一个tomcat服务 ？


tomcat镜像其实就是由dockerfile构建来的，那么一定是在dockerfile中，包含了运行容器就调用tomcat.sh的脚本来启动tomcat服务的命令，该命令实际就可以通过CMD来完成，下面我们对CMD命令进行分析：

基本语法:

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。

之前介绍容器的时候曾经说过，Docker 不是虚拟机，容器就是进程。既然是进程，那么在启动容器的时候，需要指定所运行的程序及参数。CMD 指令就是用于指定默认的容器主进程的启动命令的。

在运行时可以指定新的命令来替代镜像设置中的这个默认命令，

比如，ubuntu 镜像默认的 CMD 是 /bin/bash，如果我们直接 docker run -it ubuntu 的话，会直接进入 bash。

我们也可以在运行时指定运行别的命令，如 docker run -it ubuntu cat /etc/os-release。这就是用 cat /etc/os-release 命令替换了默认的 /bin/bash 命令了，输出了系统版本信息。

在指令格式上，一般推荐使用 exec 格式，这类格式在解析时会被解析为 JSON 数组，因此一定要使用双引号 "，而不要使用单引号。

如果使用 shell 格式的话，实际的命令会被包装为 sh -c 的参数的形式进行执行。比如：

CMD echo $HOME

在实际执行中，会将其变更为：

CMD [ "sh", "-c", "echo $HOME" ]

这就是为什么我们可以使用环境变量的原因，因为这些环境变量会被 shell 进行解析处理。

提到 CMD 就不得不提容器中应用在前台执行和后台执行的问题。这是初学者常出现的一个混淆。

Docker 不是虚拟机，容器中的应用都应该以前台执行，而不是像虚拟机、物理机里面那样，用 systemd 去启动后台服务，容器内没有后台服务的概念。

一些初学者将 CMD 写为：

CMD service nginx start

然后发现容器执行后就立即退出了。甚至在容器内去使用 systemctl 命令结果却发现根本执行不了。这就是因为没有搞明白前台、后台的概念，没有区分容器和虚拟机的差异，依旧在以传统虚拟机的角度去理解容器。

对于容器而言，其启动程序就是容器应用进程，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。

而使用 service nginx start 命令，则是希望 upstart 来以后台守护进程形式启动 nginx 服务。而刚才说了 CMD service nginx start 会被理解为 CMD [ “sh”, “-c”, “service nginx start”]，因此主进程实际上是 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，自然就会令容器退出。

正确的做法是直接执行 nginx 可执行文件，并且要求以前台形式运行。比如：

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

总结:

  • 用来为启动的容器指定执行的命令,在Dockerfile中只能有一条CMD指令。如果列出多个命令，则只有最后一个命令才会生效。

  • 注意: Dockerfile中只能有一条CMD指令。如果列出多个命令，则只有最后一个命令才会生效。

CMD命令的特点在于可被覆盖性，该覆盖性针对dockerfile文件内部和外部docker run 命令参数也会覆盖CMD命令

ENTRYPOINT命令—入口点

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

ENTRYPOINT 的目的和 CMD 一样，都是在指定容器启动程序及参数。ENTRYPOINT 在运行时也可以替代，不过比 CMD 要略显繁琐，需要通过 docker run 的参数 --entrypoint 来指定。

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，换句话说实际执行时，将变为：

<ENTRYPOINT> "<CMD>"

那么有了 CMD 后，为什么还要有 ENTRYPOINT 呢？这种 “” 有什么好处么？让我们来看几个场景。

场景一：让镜像变成像命令一样使用

假设我们需要一个得知自己当前公网 IP 的镜像，那么可以先用 CMD 来实现：

FROM ubuntu:18.04
RUN apt-get update \\
    && apt-get install -y curl \\
    && rm -rf /var/lib/apt/lists/*
CMD [ "curl", "-s", "http://myip.ipip.net" ]

假如我们使用 docker build -t myip . 来构建镜像的话，如果我们需要查询当前公网 IP，只需要执行：

$ docker run myip
当前 IP：61.148.226.66 来自：北京市 联通

嗯，这么看起来好像可以直接把镜像当做命令使用了，不过命令总有参数，如果我们希望加参数呢？比如从上面的 CMD 中可以看到实质的命令是 curl，那么如果我们希望显示 HTTP 头信息，就需要加上 -i 参数。那么我们可以直接加 -i 参数给 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".

我们可以看到可执行文件找不到的报错，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 替换了原来的 CMD，而不是添加在原来的 curl -s http://myip.ipip.net 后面。而 -i 根本不是命令，所以自然找不到。

那么如果我们希望加入 -i 这参数，我们就必须重新完整的输入这个命令：

$ docker run myip curl -s http://myip.ipip.net -i

这显然不是很好的解决方案，而使用 ENTRYPOINT 就可以解决这个问题。现在我们重新用 ENTRYPOINT 来实现这个镜像：

FROM ubuntu:18.04
RUN apt-get update \\
    && apt-get install -y curl \\
    && rm -rf /var/lib/apt/lists/*
ENTRYPOINT [ "curl", "-s", "http://myip.ipip.net" ]

这次我们再来尝试直接使用 docker run myip -i：

$ docker run myip
当前 IP：61.148.226.66 来自：北京市 联通

$ docker run myip -i
HTTP/1.1 200 OK
Server: nginx/1.8.0
Date: Tue, 22 Nov 2016 05:12:40 GMT
Content-Type: text/html; charset=UTF-8
Vary: Accept-Encoding
X-Powered-By: PHP/5.6.24-1~dotdeb+7.1
X-Cache: MISS from cache-2
X-Cache-Lookup: MISS from cache-2:80
X-Cache: MISS from proxy-2_6
Transfer-Encoding: chunked
Via: 1.1 cache-2:80, 1.1 proxy-2_6:8006
Connection: keep-alive

当前 IP：61.148.226.66 来自：北京市 联通

可以看到，这次成功了。这是因为当存在 ENTRYPOINT 后，CMD 的内容将会作为参数传给 ENTRYPOINT，而这里 -i 就是新的 CMD，因此会作为参数传给 curl，从而达到了我们预期的效果。

场景二：应用运行前的准备工作

启动容器就是启动主进程，但有些时候，启动主进程前，需要一些准备工作。

比如 mysql 类的数据库，可能需要一些数据库配置、初始化的工作，这些工作要在最终的 mysql 服务器运行之前解决。

此外，可能希望避免使用 root 用户去启动服务，从而提高安全性，而在启动服务前还需要以 root 身份执行一些必要的准备工作，最后切换到服务用户身份启动服务。或者除了服务外，其它命令依旧可以使用 root 身份执行，方便调试等。

这些准备工作是和容器 CMD 无

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