Docker高级——DockerFile详解

DockerFile

Dockerfile是用来构建Docker镜像的文本文件，是由一条条构建镜像所需的指令和参数构成的脚本

https://docs.docker.com/engine/reference/builder/

构建三步骤

• 编写Dockerfile文件
• docker build命令构建镜像
• docker run依镜像运行容器实例

Dockerfile内容基础知识

1：每条保留字指令都必须为大写字母且后面要跟随至少一个参数

2：指令按照从上到下，顺序执行

3：#表示注释

4：每条指令都会创建一个新的镜像层并对镜像进行提交

Docker执行Dockerfile的大致流程

（1）docker从基础镜像运行一个容器

（2）执行一条指令并对容器作出修改

（3）执行类似docker commit的操作提交一个新的镜像层

（4）docker再基于刚提交的镜像运行一个新容器

（5）执行dockerfile中的下一条指令直到所有指令都执行完成

Dockerfile基础命令

FROM 指定基础镜像

必须是第一条指令，从Docker Hub上拉取基础镜像，如 nginx、redis、mongo、mysql、httpd、php、tomcat 等；也有一些方便开发、构建、运行各种语言应用的镜像，如 node、openjdk、python、ruby、golang 等

FROM 
或者
FROM :

MAINTAINER

# 指定维护者信息
MAINTAINER 

RUN 运行命令

RUN 
或者
RUN ["executable", "param1", "param2"]

前者将在 shell 终端中运行命令，即 /bin/sh -c；后者则使用 exec 执行。指定使用其它终端可以通过第二种方式实现，例如 RUN ["/bin/bash", "-c", "echo hello"]

每条 RUN 指令将在当前镜像基础上执行指定命令，并提交为新的镜像。当命令较长时可以使用 \ 来换行

CMD 命令行

支持三种格式

• CMD ["executable","param1","param2"] 使用 exec 执行，推荐方式；
• CMD command param1 param2 在 /bin/sh 中执行，提供给需要交互的应用；
• CMD ["param1","param2"] 提供给 ENTRYPOINT 的默认参数；

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

docker run -it ubuntu

也可以在运行时指定运行别的命令

docker run -it ubuntu cat /etc/os-release

命令替换了默认的/bin/bash

cat /etc/os-release

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。

注意

执行下面的语句，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。

CMD service nginx start

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。

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;"]

ENTRYPOINT 入口点

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：

 ""

ENV 设置环境变量

ENV  

或者

ENV = =...

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。

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。

ARG 构建参数

ARG <参数名>[=<默认值>]

构建参数和 ENV 的效果一样，都是设置环境变量。所不同的是，ARG 所设置的构建环境的环境变量，在将来容器运行时是不会存在这些环境变量的。但是不要因此就使用 ARG 保存密码之类的信息，因为 docker history 还是可以看到所有值的。

Dockerfile 中的 ARG 指令是定义参数名称，以及定义其默认值。该默认值可以在构建命令 docker build 中用 --build-arg <参数名>=<值> 来覆盖。

灵活的使用 ARG 指令，能够在不修改 Dockerfile 的情况下，构建出不同的镜像。

ARG 指令有生效范围，如果在 FROM 指令之前指定，那么只能用于 FROM 指令中。

ARG DOCKER_USERNAME=library

FROM ${DOCKER_USERNAME}/alpine

RUN set -x ; echo ${DOCKER_USERNAME}

使用上述 Dockerfile 会发现无法输出 ${DOCKER_USERNAME} 变量的值，要想正常输出，你必须在 FROM 之后再次指定 ARG

# 只在 FROM 中生效
ARG DOCKER_USERNAME=library

FROM ${DOCKER_USERNAME}/alpine

# 要想在 FROM 之后使用，必须再次指定
ARG DOCKER_USERNAME=library

RUN set -x ; echo ${DOCKER_USERNAME}

对于多阶段构建

# 这个变量在每个 FROM 中都生效
ARG DOCKER_USERNAME=library

FROM ${DOCKER_USERNAME}/alpine

RUN set -x ; echo 1

FROM ${DOCKER_USERNAME}/alpine

RUN set -x ; echo 2

对于上述 Dockerfile 两个 FROM 指令都可以使用 ${DOCKER_USERNAME}，对于在各个阶段中使用的变量都必须在每个阶段分别指定：

ARG DOCKER_USERNAME=library

FROM ${DOCKER_USERNAME}/alpine

# 在FROM 之后使用变量，必须在每个阶段分别指定
ARG DOCKER_USERNAME=library

RUN set -x ; echo ${DOCKER_USERNAME}

FROM ${DOCKER_USERNAME}/alpine

# 在FROM 之后使用变量，必须在每个阶段分别指定
ARG DOCKER_USERNAME=library

RUN set -x ; echo ${DOCKER_USERNAME}

COPY 复制文件

COPY [--chown=:] <源路径>... <目标路径>

或

COPY [--chown=:] ["<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 规则

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。

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=: 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 更高级的复制文件

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。

VLOUME 定义数据卷

VOLUME ["<路径1>", "<路径2>"...]

或者

VOLUME <路径>

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，后面的章节我们会进一步介绍 Docker 卷的概念。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。

EXPOSE 暴露端口

EXPOSE <端口1> [<端口2>...]

WORKDIR 指定工作目录

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

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

USER 指定当前用户

USER <用户名>[:<用户组>]

USER 指令和 WORKDIR 相似，都是改变环境状态并影响以后的层。WORKDIR 是改变工作目录，USER 则是改变之后层的执行 RUN, CMD 以及 ENTRYPOINT 这类命令的身份。

注意，USER 只是帮助你切换到指定用户而已，这个用户必须是事先建立好的，否则无法切换。

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

如果以 root 执行的脚本，在执行期间希望改变身份，比如希望以某个已经建立好的用户来运行某个服务进程，不要使用 su 或者 sudo，这些都需要比较麻烦的配置，而且在 TTY 缺失的环境下经常出错。建议使用 gosu。

# 建立 redis 用户，并使用 gosu 换另一个用户执行命令
RUN groupadd -r redis && useradd -r -g redis redis
# 下载 gosu
RUN wget -O /usr/local/bin/gosu "https://github.com/tianon/gosu/releases/download/1.12/gosu-amd64" \
    && chmod +x /usr/local/bin/gosu \
    && gosu nobody true
# 设置 CMD，并以另外的用户执行
CMD [ "exec", "gosu", "redis", "redis-server" ]

HEALTHCHECK 健康检查

HEALTHCHECK [选项] CMD <命令>：设置检查容器健康状况的命令

或者

HEALTHCHECK NONE：如果基础镜像有健康检查指令，使用这行可以屏蔽掉其健康检查指令

当在一个镜像指定了 HEALTHCHECK 指令后，用其启动容器，初始状态会为 starting，在 HEALTHCHECK 指令检查成功后变为 healthy，如果连续一定次数失败，则会变为 unhealthy。

HEALTHCHECK 支持下列选项：

• --interval=<间隔>：两次健康检查的间隔，默认为 30 秒；
• --timeout=<时长>：健康检查命令运行超时时间，如果超过这个时间，本次健康检查就被视为失败，默认 30 秒；
• --retries=<次数>：当连续失败指定次数后，则将容器状态视为 unhealthy，默认 3 次。

和 CMD, ENTRYPOINT 一样，HEALTHCHECK 只可以出现一次，如果写了多个，只有最后一个生效。

在 HEALTHCHECK [选项] CMD 后面的命令，格式和 ENTRYPOINT 一样，分为 shell 格式，和 exec 格式。命令的返回值决定了该次健康检查的成功与否：0：成功；1：失败；2：保留，不要使用这个值。

假设我们有个镜像是个最简单的 Web 服务，我们希望增加健康检查来判断其 Web 服务是否在正常工作，我们可以用 curl 来帮助判断，其 Dockerfile 的 HEALTHCHECK 可以这么写：

FROM nginx
RUN apt-get update && apt-get install -y curl && rm -rf /var/lib/apt/lists/*
HEALTHCHECK --interval=5s --timeout=3s \
CMD curl -fs http://localhost/ || exit 1

这里我们设置了每 5 秒检查一次（这里为了试验所以间隔非常短，实际应该相对较长），如果健康检查命令超过 3 秒没响应就视为失败，并且使用 curl -fs http://localhost/ || exit 1 作为健康检查命令。

使用 docker build 来构建这个镜像：

$ docker build -t myweb:v1 .

构建好了后，我们启动一个容器

$ docker run -d --name web -p 80:80 myweb:v1

当运行该镜像后，可以通过 docker container ls 看到最初的状态为 (health: starting)：

$ docker container ls
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND                  CREATED             STATUS                            PORTS               NAMES
03e28eb00bd0        myweb:v1            "nginx -g 'daemon off"   3 seconds ago       Up 2 seconds (health: starting)   80/tcp, 443/tcp     web

在等待几秒钟后，再次 docker container ls，就会看到健康状态变化为了 (healthy)：

$ docker container ls
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND                  CREATED             STATUS                    PORTS               NAMES
03e28eb00bd0        myweb:v1            "nginx -g 'daemon off"   18 seconds ago      Up 16 seconds (healthy)   80/tcp, 443/tcp     web

如果健康检查连续失败超过了重试次数，状态就会变为 (unhealthy)。

为了帮助排障，健康检查命令的输出（包括 stdout 以及 stderr）都会被存储于健康状态里，可以用 docker inspect 来查看。

$ docker inspect --format '{{json .State.Health}}' web | python -m json.tool
{
    "FailingStreak": 0,
    "Log": [
        {
            "End": "2016-11-25T14:35:37.940957051Z",
            "ExitCode": 0,
            "Output": "\n\n\n\n\n\n\n
Welcome to nginx!
\n
If you see this page, the nginx web server is successfully installed and\nworking. Further configuration is required.
\n\n
For online documentation and support please refer to\n\"http://nginx.org/\">nginx.org.
\nCommercial support is available at\n\"http://nginx.com/\">nginx.com.
\n\n
Thank you for using nginx.
\n\n\n",
            "Start": "2016-11-25T14:35:37.780192565Z"
        }
    ],
    "Status": "healthy"
}

ONBUILD 其他指令

格式：ONBUILD <其它指令>。

ONBUILD 是一个特殊的指令，它后面跟的是其它指令，比如 RUN, COPY 等，而这些指令，在当前镜像构建时并不会被执行。只有当以当前镜像为基础镜像，去构建下一级镜像的时候才会被执行。

Dockerfile 中的其它指令都是为了定制当前镜像而准备的，唯有 ONBUILD 是为了帮助别人定制自己而准备的。

假设我们要制作 Node.js 所写的应用的镜像。我们都知道 Node.js 使用 npm 进行包管理，所有依赖、配置、启动信息等会放到 package.json 文件里。在拿到程序代码后，需要先进行 npm install 才可以获得所有需要的依赖。然后就可以通过 npm start 来启动应用。因此，一般来说会这样写 Dockerfile：

FROM node:slim
RUN mkdir /app
WORKDIR /app
COPY ./package.json /app
RUN [ "npm", "install" ]
COPY . /app/
CMD [ "npm", "start" ]

把这个 Dockerfile 放到 Node.js 项目的根目录，构建好镜像后，就可以直接拿来启动容器运行。但是如果我们还有第二个 Node.js 项目也差不多呢？好吧，那就再把这个 Dockerfile 复制到第二个项目里。那如果有第三个项目呢？再复制么？文件的副本越多，版本控制就越困难，让我们继续看这样的场景维护的问题。

如果第一个 Node.js 项目在开发过程中，发现这个 Dockerfile 里存在问题，比如敲错字了、或者需要安装额外的包，然后开发人员修复了这个 Dockerfile，再次构建，问题解决。第一个项目没问题了，但是第二个项目呢？虽然最初 Dockerfile 是复制、粘贴自第一个项目的，但是并不会因为第一个项目修复了他们的 Dockerfile，而第二个项目的 Dockerfile 就会被自动修复。

那么我们可不可以做一个基础镜像，然后各个项目使用这个基础镜像呢？这样基础镜像更新，各个项目不用同步 Dockerfile 的变化，重新构建后就继承了基础镜像的更新？好吧，可以，让我们看看这样的结果。那么上面的这个 Dockerfile 就会变为：

FROM node:slim
RUN mkdir /app
WORKDIR /app
CMD [ "npm", "start" ]

这里我们把项目相关的构建指令拿出来，放到子项目里去。假设这个基础镜像的名字为 my-node 的话，各个项目内的自己的 Dockerfile 就变为：

FROM my-node
COPY ./package.json /app
RUN [ "npm", "install" ]
COPY . /app/

基础镜像变化后，各个项目都用这个 Dockerfile 重新构建镜像，会继承基础镜像的更新。

那么，问题解决了么？没有。准确说，只解决了一半。如果这个 Dockerfile 里面有些东西需要调整呢？比如 npm install 都需要加一些参数，那怎么办？这一行 RUN 是不可能放入基础镜像的，因为涉及到了当前项目的 ./package.json，难道又要一个个修改么？所以说，这样制作基础镜像，只解决了原来的 Dockerfile 的前4条指令的变化问题，而后面三条指令的变化则完全没办法处理。

ONBUILD 可以解决这个问题。让我们用 ONBUILD 重新写一下基础镜像的 Dockerfile:

FROM node:slim
RUN mkdir /app
WORKDIR /app
ONBUILD COPY ./package.json /app
ONBUILD RUN [ "npm", "install" ]
ONBUILD COPY . /app/
CMD [ "npm", "start" ]

这次我们回到原始的 Dockerfile，但是这次将项目相关的指令加上 ONBUILD，这样在构建基础镜像的时候，这三行并不会被执行。然后各个项目的 Dockerfile 就变成了简单地：

FROM my-node

是的，只有这么一行。当在各个项目目录中，用这个只有一行的 Dockerfile 构建镜像时，之前基础镜像的那三行 ONBUILD 就会开始执行，成功的将当前项目的代码复制进镜像、并且针对本项目执行 npm install，生成应用镜像。

LABEL 为镜像添加元数据

LABEL 指令用来给镜像以键值对的形式添加一些元数据（metadata）

LABEL = = = ...

我们还可以用一些标签来申明镜像的作者、文档地址等：

LABEL org.opencontainers.image.authors="yeasy"

LABEL org.opencontainers.image.documentation="https://yeasy.gitbooks.io"

SHELL 指令

格式：SHELL ["executable", "parameters"]

SHELL指令可以指定RUN ENTRYPOINT CMD指令的 shell，Linux 中默认为[“/bin/sh”, “-c”]

SHELL ["/bin/sh", "-c"]

RUN lll ; ls

SHELL ["/bin/sh", "-cex"]

RUN lll ; ls

两个 RUN 运行同一命令，第二个 RUN 运行的命令会打印出每条命令并当遇到错误时退出。

当 ENTRYPOINT CMD 以 shell 格式指定时，SHELL 指令所指定的 shell 也会成为这两个指令的 shell

SHELL ["/bin/sh", "-cex"]

# /bin/sh -cex "nginx"
ENTRYPOINT nginx

SHELL ["/bin/sh", "-cex"]

# /bin/sh -cex "nginx"
CMD nginx

打包一个boot项目

@RestController
public class HelloController {

    @GetMapping("/hello")
    public String hello(){
        return "hello world";
    }

}

server.port=8888

打包放到服务器上

编写dockerfile

FROM openwhisk/java8action
MAINTAINER kangxiaozhaung <[email protected]>
ADD demo.jar app.jar
CMD java -jar app.jar

执行打包镜像

docker build -f ./demo-dockerfile -t app:0.0.1 .

运行打包的容器

[root@test opt]# docker run -id -p 8888:8888 app:0.0.1
23b7595758f66f3e11b767f93e4692a4869bd56f88745b1a5975a226c13ecddf
[root@test opt]# docker ps
CONTAINER ID   IMAGE       COMMAND                  CREATED         STATUS         PORTS                                       NAMES
23b7595758f6   app:0.0.1   "/bin/sh -c 'java -j…"   9 seconds ago   Up 8 seconds   0.0.0.0:8888->8888/tcp, :::8888->8888/tcp   pedantic_curran

访问本地8888端口

[root@test opt]# curl http://127.0.0.1:8888/hello
hello world

参考文档

Dockerfile 官方文档：https://docs.docker.com/engine/reference/builder/

Dockerfile 最佳实践文档：https://docs.docker.com/develop/develop-images/dockerfile_best-practices/

Docker 官方镜像 Dockerfile：https://github.com/docker-library/docs