Docker最全教程——从理论到实战

Posted 2021-02-03 lonelyxmas

原文:Docker最全教程——从理论到实战（三）

往期链接：

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写在前面

容器是应用走向云端之后必然的发展趋势，因此笔者非常乐于和大家分享我们这段时间对容器的理解、心得和实践。

本教程持续编写了2个星期左右并且一直在完善、补充具体的细节和实践，预计全部完成需要1到2个月的时间。由于编写的过程中极其费时，并且还需要配合做一些实践（有些实践存在一些坑，而且极其费时费事）。因此目前产出的速度已经跟不上发布的速度了，后续的发布节奏会放慢，请大家多多理解和多多包含。

根据目前和大家的交流，笔者针对大家的情况进行了一些修改和补充，希望对大家有所帮助。另外，对于熟悉容器服务的你，也可以参与进来，让我们一起打造这个系列教程，我们希望能够多多交流，多多分享，以帮助更多的人。同时，我们也希望得到大家的支持。

前言

内容发出来之后，有部分小伙伴有些疑惑。这里我特别说明下，Docker for windows 指的是docker官方提供的windows的安装包，并不是指的基于windows镜像开发。笔者推荐的方式是——在windows上开发和调测，托管到Linux。

Docker持续开发工作流

Docker改变了开发以及产品交付流程，以下是一般情况下的Docker应用程序的内部循环的持续开发工作流，本工作流只关注在开发人员的计算机上进行的开发工作，不包括设置环境等初始步骤，因为这些步骤只需进行一次。

应用程序一般由开发人员自己的服务代码和附加库（依赖项）组成，以下是生成 Docker 应用程序时常用的基本步骤，具体如下图所示：

在本篇教程中，我们以开源框架Magicodes.Admin为例进行讲解。

Magicodes.Admin，是心莱科技团队打造的一套高效率、易扩展、基础设施强大、代码生成完备、理念和技术先进的敏捷开发框架，同时也是一套分布式（即将提供微服务架构参考）、跨平台（linux、Docker容器支持）、多终端（包括android、ios、H5、小程序、微信公众号）支持的统一开发框架和解决方案。框架基于.NET Core 2.1、Angular、Ionic、EF Core、ABP和ASP.NET Zero，并在其基础上进行了封装和完善，并且编写了相关的工具（代码生成）、组件（云存储、支付、微信等等）、生成服务。

代码地址：https://gitee.com/xl_wenqiang/Magicodes.Admin.Core

 

在开始之前，我们先需要准备好相关环境和代码。比如：

Git clone [email protected]:xl_wenqiang/Magicodes.Admin.Core.git

相关环境以及前期准备大家可以参阅公众号”magiccodes“中的教程，这里就不多赘述了。

 

开发

开发过程其实和传统开发一样，也就是说，开发Docker 应用的方式与开发非Docker应用的方式类似。二者的主要区别在于，开发 Docker 应用程序时，是在本地环境中的Docker容器中部署和测试，该容器可以是Linux容器或Windows 容器。

 

一般情况下，我们搭建好框架代码之后，就需要针对需求进行开发，以满足业务为目的，也就是这个开发过程并没有什么改变，这里我们假设所有代码均已就绪，开始下一步。

 

创建Dockerfile

本节内容很多，我们希望大家能够了解和使用好Dockerfile。

关于dockerfile

虽然我们可以通过docker commit命令来手动创建镜像，但是通过Dockerfile文件，可以帮助我们自动创建镜像，并且能够自定义创建过程。本质上，Dockerfile就是由一系列命令和参数构成的脚本，这些命令应用于基础镜像并最终创建一个新的镜像。它简化了从头到尾的构建流程并极大的简化了部署工作。使用dockerfile构建镜像有以下好处：

• 像编程一样构建镜像，支持分层构建以及缓存；

• 可以快速而精确地重新创建镜像以便于维护和升级；

• 便于持续集成；

• 可以在任何地方快速构建镜像

 

Dockerfile指令

我们需要了解一些基本的Dockerfile 指令，Dockerfile 指令为 Docker 引擎提供了创建容器映像所需的步骤。这些指令按顺序逐一执行。以下是有关一些基本 Dockerfile 指令的详细信息。

1.FROM

FROM 指令用于设置在新映像创建过程期间将使用的容器映像。

格式：FROM 

示例：

FROM nginx

FROM microsoft/dotnet:2.1-aspnetcore-runtime

  

2.RUN

RUN 指令指定将要运行并捕获到新容器映像中的命令。 这些命令包括安装软件、创建文件和目录，以及创建环境配置等。

格式：

RUN ["", "", ""]

RUN

示例：

RUN apt-get update

RUN mkdir -p /usr/src/redis

RUN apt-get update && apt-get install -y libgdiplus

RUN ["apt-get","install","-y","nginx"]

注意：每一个指令都会创建一层，并构成新的镜像。当运行多个指令时，会产生一些非常臃肿、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。因此，在很多情况下，我们可以合并指令并运行，例如：RUN apt-get update && apt-get install -y libgdiplus。在命令过多时，一定要注意格式，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。使用换行符时，可能会遇到一些问题，具体可以参阅下节的转义字符。

 

3.COPY

COPY 指令将文件和目录复制到容器的文件系统。文件和目录需位于相对于 Dockerfile 的路径中。

格式：

COPY

如果源或目标包含空格，请将路径括在方括号和双引号中。

 

COPY ["", ""]

示例：

COPY . .

COPY nginx.conf /etc/nginx/nginx.conf

COPY . /usr/share/nginx/html

COPY hom* /mydir/

 

4.ADD

ADD 指令与 COPY 指令非常类似，但它包含更多功能。除了将文件从主机复制到容器映像，ADD 指令还可以使用 URL 规范从远程位置复制文件。

格式：

ADD<source> <destination>

示例：

ADD https://www.python.org/ftp/python/3.5.1/python-3.5.1.exe /temp/python-3.5.1.exe

此示例会将 Python for Windows下载到容器映像的 c: emp 目录。

 

5.WORKDIR

WORKDIR 指令用于为其他 Dockerfile 指令（如 RUN、CMD）设置一个工作目录，并且还设置用于运行容器映像实例的工作目录。

格式：

WORKDIR

示例：

WORKDIR /app

 

6.CMD

CMD指令用于设置部署容器映像的实例时要运行的默认命令。例如，如果该容器将承载 NGINX Web 服务器，则 CMD 可能包括用于启动Web服务器的指令，如 nginx.exe。 如果 Dockerfile 中指定了多个CMD 指令，只会计算最后一个指令。

格式：

CMD ["<executable", "

CMD

示例：

CMD ["c:\\Apache24\\bin\\httpd.exe", "-w"]

CMD c:\\Apache24\\bin\\httpd.exe -w

 

7.ENTRYPOINT

配置容器启动后执行的命令，并且不可被 docker run 提供的参数覆盖。每个 Dockerfile 中只能有一个ENTRYPOINT，当指定多个时，只有最后一个起效。

格式：

ENTRYPOINT ["", ""]

示例：

ENTRYPOINT ["dotnet", "Magicodes.Admin.Web.Host.dll"]

 

8.ENV

ENV命令用于设置环境变量。这些变量以”key=value”的形式存在，并可以在容器内被脚本或者程序调用。这个机制给在容器中运行应用带来了极大的便利。

格式：

ENV==...

示例：

ENV VERSION=1.0 DEBUG=on

NAME="Magicodes"

 

9.EXPOSE

EXPOSE用来指定端口，使容器内的应用可以通过端口和外界交互。

格式：

EXPOSE

示例：

EXPOSE 80

 

说了这么多，我们可以用下图来一言以蔽之：

 

转义字符

在许多情况下，Dockerfile 指令需要跨多个行；这可通过转义字符完成。 默认 Dockerfile 转义字符是反斜杠 。 由于反斜杠在 Windows 中也是一个文件路径分隔符，这可能导致出现问题。

以下示例显示使用默认转义字符跨多个行的单个 RUN 指令。

FROM microsoft/windowsservercore

 

RUN powershell.exe -Command

$ErrorActionPreference = ‘Stop‘;

wget https://www.python.org/ftp/python/3.5.1/python-3.5.1.exe -OutFile c:python-3.5.1.exe ;

Start-Process c:python-3.5.1.exe -ArgumentList ‘/quiet InstallAllUsers=1 PrependPath=1‘ -Wait ;

Remove-Item c:python-3.5.1.exe -Force

 

要修改转义字符，必须在 Dockerfile 最开始的行上放置一个转义分析程序指令。 如以下示例所示：

# escape=`

 

FROM microsoft/windowsservercore

 

RUN powershell.exe -Command `

$ErrorActionPreference = ‘Stop‘; `

wget https://www.python.org/ftp/python/3.5.1/python-3.5.1.exe -OutFile c:python-3.5.1.exe ; `

Start-Process c:python-3.5.1.exe -ArgumentList ‘/quiet InstallAllUsers=1 PrependPath=1‘ -Wait ; `

Remove-Item c:python-3.5.1.exe -Force

注意，只有两个值可用作转义字符： 和 ` 。

 

优化

篇幅有限，我们这里只进行简单讲解，后续结合实际案例再进行细说。但是有几点值得注意的是：

1. 不能忽视dockerfile的优化，通常情况下，我们可以忽略那些细小的优化，但是我们需要知道优化的原理，为什么要优化

2. 不能为了优化而优化。镜像的构建过程视业务情况情况不同，指令就有多到少的区别，在很多情况下，我们先要以满足业务目标为准，而不是镜像层数。如果需要减少镜像的层数，我们一定要选择合适的基础镜像，或者创建符合我们需要的基础镜像。

下面是一些优化的准则：

• 选择合适的基础镜像

  这点相对最为重要。为什么这么说，我们结合现实社会也可以看到，在大部分情况下，一个人一生的成就更多的是看出身。很多情况下，基因和出身决定了你的高度和终点，这点拿到技术层面来说，也是有很大道理的，因此我们需要选择合适的父母——一个合适的镜像。

  一个合适的基础镜像是指能满足运行应用所需要的最小的镜像，理论上是能用小的就不要用大的，能用轻量的就不要用重量级的，能用性能好的就不要用性能差的。这里有时候还需要考虑那些能够减少我们构建层数的基础镜像。

   

• 优化指令顺序

  Docker会缓存Dockerfile中尚未更改的所有步骤，但是，如果更改任何指令，将重做其后的所有步骤。也就是指令3有变动，那么4、5、6就会重做。因此，我们需要将最不可能产生更改的指令放在前面，按照这个顺序来编写dockerfile指令。这样，在构建过程中，就可以节省很多时间。比如，我们可以把WORKDIR、ENV等命令放前面，COPY、ADD放后面。

   

• 合并指令

  前面其实我们提到过这点，甚至还特地讲到了转义字符，其实主要是为此服务。前面我们说到了，每一个指令都会创建一层，并构成新的镜像。当运行多个指令时，会产生一些非常臃肿、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。因此，在很多情况下，我们可以合并指令并运行，例如：RUN apt-get update && apt-get install -y libgdiplus。在命令过多时，一定要注意格式，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。

   

• 删除多余文件和清理没用的中间结果

  这点很易于理解，通常来讲，体积更小，部署更快！因此在构建过程中，我们需要清理那些最终不需要的代码或文件。比如说，临时文件、源代码、缓存等等。

    

• 使用 .dockerignore

  .dockerignore文件用于忽略那些镜像构建时非必须的文件，这些文件可以是开发文档、日志、其他无用的文件。例如:

说了这么多，其实我们更多的还是需要根据命令的实际执行情况来进行调整。

 

Visual studio和dockerfile

如上所示，要生成自定义镜像，需为每个自定义镜像提供一个 Dockerfile。无论是从Visual Studio 自动部署，还是使用 Docker CLI（docker run 和 docker-compose 命令）手动部署，都需为每个要部署的容器提供一个 Dockerfile。如果应用程序只包含一个自定义服务，则只需要一个 Dockerfile。如果应用程序包含多个服务（如在微服务体系结构中），则每个服务都需要一个 Dockerfile。Dockerfile文件需要放在应用程序或服务的根文件夹中。

但是，对于.NET开发人员来说，利用Visual Studio只需单击几次鼠标即可完成此任务。如下图所示：

还可通过在 Visual Studio 中右键单击项目文件，选择“添加 Docker 项目支持”选项，为新项目或现有项目启用 Docker 支持：

对项目（如 ASP.NET Web 应用程序或 Web API 服务）应用此操作后，系统会向含有所需配置的项目添加 Dockerfile。

在更多的情况下，笔者建议大家选择下面的菜单——容器业务流程协调程序支持：

因为会向整个解决方案添加 docker-compose.yml 等文件。整个过程，Visual Studio 代为执行了操作，但是，我们也需要了解 Dockerfile中的内容，否则遇到问题，会抓虾，哦，是抓瞎。

启用了之后，我们就可以看到顶部的菜单栏出现了一些便捷操作：

不仅支持一键启动，还能够调试！！！这对于大部分开发者来说，简直是天籁之音哈！

接下来，我们以Magicodes.Admin为例。在Magicodes.Admin中，存在多个应用，比如后台服务和后台UI，目前框架中已经提供了多个dockerfile的配置，分别在相应的工程目录之中。

 

.net core后台服务的dockerfile

文件所在目录如下所示：

相关指令我在注释中进行了一一说明，不过，由于Excel的导出在Linux环境需要libgdiplus库的支持，以设置字体，因此我们需要在dockerfile中配置安装此库。同时，我们还推荐使用以下简化的dockerfile：

其中，包还原、编译、单元测试运行以及发布等过程我们通过脚本进行了实现，因此在Dockerfile中，命令比较简单干净，关键是整个过程我们能够在本地进行更多的自定义——比如执行单元测试并再通过之后才进行部署和推送。当然，使用第一个配置能够让我们可以更好地和线上的CI工具配套使用。

注意：这里我们并没有使用其他web服务器，我们直接在代码中使用了Kestrel服务器进行托管。

 

 

后台前端应用的dockerfile

文件所在目录如下所示：

后台前端应用使用nginx web服务器进行托管，同时执行了copy命令复制相关配置、静态文件和ssl证书。其中nginx.conf的配置如下所示：

关于dockerfile的相关内容，我们先讲述到这里，希望大家对此有个全面的了解。如果你有疑问或者建议，欢迎讨论交流。

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