Docker基础之镜像详解与dockerfile及优化~

Posted 2022-02-02 28线不知名云架构师

一、镜像分成

1.1、镜像的原理

镜像包含以下：
①：基础镜像(base image)：比如centos7
②：依赖环境：比如gcc、gcc-c++、make、jdk、jre、gd
③：应用服务软件包
④：应用服务的相关配置文件
⑤：启动方式/容器开启时运行时的脚本/命令/指令

1.2、堆叠镜像

docker镜像分层(基于AUFS构建) :
Docker镜像位于bootfs之上
每一层镜像是下一层的父镜像
第一层镜像：base image ( 操作系统环境镜像)
最顶层writable容器层：可读可写
容器层以下都是readonly

Linux文件系统之aufs
aufs是一种可叠加式的文件系统，全称是advanced multi-layered unification filesystem,主要功能是把多个文件夹的内容合并到一起，提供一个统一的视图， 主要用于各个Linux发行版的livecd中,以及docker里面用来组织image

1.3、涉及技术

①bootfs(boot file system)
主要包含bootloader和kernel
bootloader：主要是引导加载kernel, Linux刚启动时会加载bootfs文件系统，在Docker镜像的最底层是bootfs

这一层与我们典型的Linux/Unix系统是一样的，包含boot加载器和内核。当boot加载完成之后整个内核就都在内存中了，此时内存的使用权已由bootfs转交给内核，此时系统也会卸载bootfs

在linux操作系统中（不同版本的linux发行版本），linux加载bootfs时会将rootfs设置为read-only，系统自检后会将只读改为读写，让我们可以在操作系统中进行操作

②rootfs (root file system)
在bootfs之上(base images，例如centos 、ubuntu)
包含的就是典型 Linux 系统中的 /dev, /proc, /bin, /etc 等标准目录和文件
rootfs就是各种不同的操作系统发行版，比如Ubuntu，Centos等等

1.4、Docker镜像结构的分层

镜像不是一个单一的文件，而是有多层构成。容器其实是在镜像的最上面加了一层读写层，在运行容器里做的任何文件改动，都会写到这个读写层。如果删除了容器，也就删除了其最上面的读写层，文件改动也就丢失了。Docker使用存储驱动管理镜像每层内容及可读写层的容器层。
(1) Dockerfile中的每个指令都会创建一个新的镜像层;
(2)镜像层将被缓存和复用;
(3)当Dockerfile的指令修改了，复制的文件变化了，或者构建镜像时指定的变量不同了，对应的镜像层缓存就会失效;
(4)某一层的镜像缓存失效，它之后的镜像层缓存都会失效;
(5)镜像层是不可变的，如果在某一层中添加一个文件，然后在下一层中删除它，则镜像中依然会包含该文件，只是这个文件在Docker容器中不可见了

 

 

二、Dockerfile

2.1、dockerfile基础

• Docker镜像是一个特殊的 文件系统，除了提供容器运行时所需的程序、库、资源、配置等文件外， 还包含了一些为运 行时准备的一些配置参数(如匿名卷、环境变量、用户等)。镜像不包含任何动态数据，其内容在构建之后也不会被改变。
• 镜像的定制实际上就是定制每–层所添加的配置、文件。如果我们可以把每一层修改、安装、构建、操作的命令都写入一个脚本用这个脚本来构建、定制镜像，那么镜像构建透明性的问题、体积的问题就都会解决。这个脚本就是Dockerfile。
• 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， 因此每一条指令的内容，就是描述该层应当如何构建。有了Dockerfile，当我们需要定制自己额外的需求时，只需在Dockerfile.上添加或者修改指令，重新生成image即可，省去了敲命令的麻烦。
• 除了手动生成Docker镜像之外，可以使用Dockerfile自动生成镜像。Dockerfile是由多条的指令组成的文件，其中每条指令对应Linux中的一条命令，Docker 程序将读取Dockerfile中的指令生成指定镜像。
• Dockerfile结构大致分为四个部分:基础镜像信息、维护者信息、镜像操作指令和容器启动时执行指令。Dockerfile每 行支持一条指令，每条指令可携带多个参数，支持使用以“#“号开头的注释。

 2.2、Dockerfile操作常用的指令

(1) FROM 镜像

• 指定新镜像所基于的基础镜像，第一条指令必须为FROM指令，每创建一个镜像就需要一条FROM指令

(2) MAINTAINER 名字

• 说明新镜像的维护人信息

(3) RUN命令

• 在所基于的镜像上执行命令，并提交到新的镜像中

(4) ENTRYPOINT [“要运行的程序”，“参数1”, “参数2”]

• 设定容器启动时第一一个运行的命令及其参数。
• 可以通过使用命令dockerrun–entrypoint来覆盖镜像中的ENTRYPOINT指令的内容。

(5) CMD [“要运行的程序”，“参数1”， “参数2”]

上面的是exec形式， shell形式: CMD  命令  参数1  参数2

• 启动容器时默认执行的命令或者脚本，Dockerfile只 能有一条CMD命令。如果指定多条命令，只执行最后一条命令。
• 如果在dockerrun时指定了命令或者镜像中有ENTRYPOINT，那么cmd就会被覆盖。
  CMD可以为ENTRYPOINT 指令提供默认参数

ENTRYPOINT ["echo"]
CMD ["test2"]

(6) EXPOSE 端口号

• 指定新镜像加载到Docker时要开启的端口

(7)ENV 环境变量变量值

• 设置一个环境变量的值，会被后面的RUN使用

(8) ADD 源文件/目录目标文件/目录

• 将源文件复制到镜像中，源文件要与Dockerfile 位于相同目录中，或者是一个URL

有如下注意事项:
1、如果源路径是个文件，且目标路径是以/结尾， 则docker会把目标路径当作一一个目录， 会把源文件拷贝到该目录下。
如果目标路径不存在，则会自动创建目标路径。
2、如果源路径是个文件，且目标路径是不是以/结尾，则docker会把目标路径当作一个文件。
如果目标路径不存在，会以目标路径为名创建一个文件，内容同源文件;
如果目标文件是个存在的文件，会用源文件覆盖它，当然只是内容覆盖，文件名还是目标文件名。
如果目标文件实际是个存在的目录，则会源文件拷贝到该目录下。注意，这种情况下，最好显示的以/结尾，以避免混淆。
3、如果源路径是个目录，且目标路径不存在，则docker会自动以目标路径创建一个目录，把源路径目录下的文件拷贝进来。
如果目标路径是个已经存在的目录，则docker 会把源路径目录下的文件拷贝到该目录下。
4、如果源文件是个归档文件(压缩文件)，则docker会自动帮解压。
URL"下载和解压特性不能一 起使用。任何压缩文件通过URI拷贝， 都不会自动解压。
(9) COPY 源文件/目录目标文件/目录

• 只复制本地主机上的文件/目录复制到目标地点，源文件/目录要与Dockerfile 在相同的目录中

(10) VOLUME [“目录”]

• 在容器中创建一个挂载点.

(11) USER 用户名/UID

• 指定运行容器时的用户

(12) WORKDIR路径

• 为后续的RUN、 CMD、 ENTRYPOINT 指定工作目录

(13) ONBUILD命令

• 指定所生成的镜像作为一个基础镜像时所要运行的命令。
• 当在一个Dockerfile文件中加_上ONBUILD指令，该指令对利用该Dockerfile构建镜像(比如为A镜像)不会产生实质性影响。
• 但是当编写一个新的Dockerfile文件来基于A镜像构建一个镜像 ( 比如为B镜像)时，这时构造A镜像的Dockerfile文件中的ONBUILD指令就生效了，在构建B镜像的过程中，首先会执行0NBUILD指令指定的指令，然后才会执行其它指令。

(14 ) HEALTHCHECK

• 健康检查

2.3、dockerfile实例

在编写Dockerfile时，有严格的格式需要遵循:

• 第一行必须使用 FROM 指令指明所基于的镜像名称;
• 之后使用 MAINTAINER 指令说明维护该镜像的用户信息;
• 然后是镜像操作相关指令，如RUN指令。每运行一条指令，都会给基础镜像添加新的一层。
• 最后使用CMD指令指定启动容器时要运行的命令操作。

[root@localhost nginx0]# ls
Dockerfile  nginx-1.12.2.tar.gz
[root@localhost nginx0]# cat Dockerfile 
FROM centos:7    //基于centos：7镜像
RUN yum install -y gcc pcre pcre-devel devel zlib-devel make    //安装依赖环境
ADD nginx-1.12.2.tar.gz /mnt   //将源码复制到指定目录，并解压
WORKDIR /mnt/nginx-1.12.2    //为下面的指令指定执行目录
RUN sed -i 's/CFLAGS="$CFLAGS -g"/#CFLAGS="$CFLAGS -g"/g' auto/cc/gcc   //关闭Debug调试
RUN ./configure --prefix=/usr/local/nginx  //安装编译
RUN make
RUN make install
EXPOSE 80
VOLUME ["/usr/local/nginx/html"]   //指定挂载点
CMD ["/usr/local/nginx/sbin/nginx","-g","daemon off;"] //为了保持nginx的容器不退出，关闭nginx后台运行

[root@localhost nginx0]# docker build -t nginx:0 .  //使用当前目录下的文件构建标签为nginx:0的镜像
Successfully built ca43076dfbbc
Successfully tagged nginx:0
[root@localhost nginx0]# docker images   //镜像大小为419M
REPOSITORY   TAG       IMAGE ID       CREATED          SIZE
nginx        0         ca43076dfbbc   16 seconds ago   419MB
centos       7         8652b9f0cb4c   9 months ago     204MB

2.4、dockerfile优化

2.4.1、不需要输出的指令丢入/dev/null

[root@localhost nginx1]# ls
Dockerfile  nginx-1.12.2.tar.gz
[root@localhost nginx1]# cat Dockerfile 
FROM centos:7
RUN yum install -y gcc pcre pcre-devel devel zlib-devel make &> /dev/null && yum clean all
ADD nginx-1.12.2.tar.gz /mnt
WORKDIR /mnt/nginx-1.12.2
RUN sed -i 's/CFLAGS="$CFLAGS -g"/#CFLAGS="$CFLAGS -g"/g' auto/cc/gcc
RUN ./configure --prefix=/usr/local/nginx &> /dev/null
RUN make &> /dev/null
RUN make install &> /dev/null
RUN rm -rf /mnt/nginx-1.12.2   //删除不需要的文件
EXPOSE 80
VOLUME ["/usr/local/nginx/html"]
CMD ["/usr/local/nginx/sbin/nginx""-g","daemon off;"]
[root@localhost nginx1]# 

[root@localhost nginx1]# docker build -t nginx:1 .
Successfully built 4ad837b79831
Successfully tagged nginx:1
[root@localhost nginx1]# docker images  //镜像310M
REPOSITORY   TAG       IMAGE ID       CREATED          SIZE
nginx        1         4ad837b79831   12 seconds ago   310MB
nginx        0         ca43076dfbbc   11 minutes ago       419MB
centos       7         8652b9f0cb4c   9 months ago         204MB

2.4.2、减少RUN构建

[root@localhost nginx2]# ls
Dockerfile  nginx-1.12.2.tar.gz
[root@localhost nginx2]# cat Dockerfile   //因为RUN较少。所以效果不明显
FROM centos:7
ADD nginx-1.12.2.tar.gz /mnt 
WORKDIR /mnt/nginx-1.12.2
RUN yum install -y gcc pcre pcre-devel devel zlib-devel make &> /dev/null && \\
 yum clean all && \\
 sed -i 's/CFLAGS="$CFLAGS -g"/#CFLAGS="$CFLAGS -g"/g' auto/cc/gcc && \\
 ./configure --prefix=/usr/local/nginx &> /dev/null && \\
 make &> /dev/null && make install &> /dev/null &&\\
 rm -rf /mnt/nginx-1.12.2 
EXPOSE 80
VOLUME ["/usr/local/nginx/html"]
CMD ["/usr/local/nginx/sbin/nginx","-g","daemon off;"]
[root@localhost nginx2]# 

[root@localhost nginx2]# docker build -t nginx:2 .
Successfully built e29d2d5899e2
Successfully tagged nginx:2
[root@localhost nginx2]# docker images   //镜像308M
REPOSITORY   TAG       IMAGE ID       CREATED          SIZE
nginx        2         e29d2d5899e2   7 minutes ago    308MB
nginx        1         4ad837b79831   14 minutes ago   310MB
nginx        0         ca43076dfbbc   24 minutes ago   419MB
centos       7         8652b9f0cb4c   9 months ago     204MB

2.4.3、多阶段构建

[root@localhost nginx3]# ls
Dockerfile  nginx-1.12.2.tar.gz
[root@localhost nginx3]# cat Dockerfile 
FROM centos:7 as build  //相当于别名
ADD nginx-1.12.2.tar.gz /mnt 
WORKDIR /mnt/nginx-1.12.2
RUN yum install -y gcc pcre pcre-devel devel zlib-devel make &> /dev/null && \\
 yum clean all &&\\
 sed -i 's/CFLAGS="$CFLAGS -g"/#CFLAGS="$CFLAGS -g"/g' auto/cc/gcc && \\
 ./configure --prefix=/usr/local/nginx &> /dev/null && \\
 make &>/dev/null && \\
 make install &>/dev/null && \\
 rm -rf /mnt/nginx-1.12.2 

FROM centos:7 
EXPOSE 80
VOLUME ["/usr/local/nginx/html"]
COPY --from=build /usr/local/nginx /usr/local/nginx  //将文件移动到该镜像
CMD ["/usr/local/nginx/sbin/nginx","-g","daemon off;"]
[root@localhost nginx3]# 

[root@localhost nginx3]# docker build -t nginx:3 .
Successfully built a17bb6fd3c9d
Successfully tagged nginx:3
[root@localhost nginx3]# docker images   //镜像205M
REPOSITORY   TAG       IMAGE ID       CREATED          SIZE
nginx        3         a17bb6fd3c9d   40 seconds ago   205MB
<none>       <none>    85828e2bf156   41 seconds ago   308MB
nginx        2         e29d2d5899e2   22 minutes ago   308MB
nginx        1         4ad837b79831   29 minutes ago   310MB
nginx        0         ca43076dfbbc   39 minutes ago   419MB
centos       7         8652b9f0cb4c   9 months ago     204MB
[root@localhost nginx3]# 

测试运行结果

[root@localhost nginx3]# docker run -d -P --name nginx0 nginx:0  //创建容器
3fbb31acff42af03dacc033ed5983fc4399698af15b7bfffa267bc6b8e1433ce
[root@localhost nginx3]# docker run -d -P --name nginx1 nginx:1
fdd27e63c9e6bd08dae92c2f08e15540f02c3018fb03ad5dad2a3ddcfd20f2eb
[root@localhost nginx3]# docker run -d -P --name nginx2 nginx:2
759c89cf4414c3c3b88cb6420982726781736ef4850ae12aec3d28734a358ee9
[root@localhost nginx3]# docker run -d -P --name nginx3 nginx:3
f47aa73bf125f3286db8c316ec0d18ec77467e3f861e505ca506cbbefb3e3d34

[root@localhost nginx1]# docker ps  //查看映射端口
CONTAINER ID   IMAGE     COMMAND                  CREATED         STATUS         PORTS                                     NAMES
f47aa73bf125   nginx:3   "/usr/local/nginx/sb…"   7 minutes ago   Up 7 minutes   0.0.0.0:49156->80/tcp, :::49156->80/tcp   nginx3
759c89cf4414   nginx:2   "/usr/local/nginx/sb…"   7 minutes ago   Up 7 minutes   0.0.0.0:49155->80/tcp, :::49155->80/tcp   nginx2
676d0da7a8bc   nginx:1   "/usr/local/nginx/sb…"   5 seconds ago   Up 4 seconds   0.0.0.0:49154->80/tcp, :::49157->80/tcp   nginx1
3fbb31acff42   nginx:0   "/usr/local/nginx/sb…"   7 minutes ago   Up 7 minutes   0.0.0.0:49153->80/tcp, :::49153->80/tcp   nginx0