docker 实践六：dockerfile 详解

本篇开始来学习关于 dockerfile 的知识。

注：环境为 CentOS7，docker 19.03。

dockerfile 是⼀个⽂本格式的配置⽂件， ⽤户可以使⽤ dockerfile 来快速创建⾃定义的镜像。

指令系统

dockerfile 主要是通过一个指令来实现想要的功能的。dockerfile 支持的指令如下

ARG

定义创建镜像过程中使⽤的变量。格式为：

ARG<name>[=<default value>]

在执⾏docker build时， 可以通过 -build-arg[=] 来为变量赋值。 当镜像编译成功后， ARG指定的变量将不再存在（ENV指定的变量将在镜像中保留）。

Docker内置了⼀些镜像创建变量， ⽤户可以直接使⽤⽽⽆须声明， 包括（不区分⼤⼩写） HTTP_PROXY、 HTTPS_PROXY、 FTP_PROXY、NO_PROXY。`

FROM busybox
ARG user1
ARG buildno=1
USER &user1
...

注：不要使用构建时变量来传递 github 密钥，用户凭据等重要信息。使用 docker history 命令可以查看构建时的变量信息。

FROM

指定所创建镜像的基础镜像。格式为：

• FROM[AS]
• FROM： [AS]
• FROM@[AS]

任何 dockerfile中 第⼀条指令必须为FROM指令。 并且， 如果在同⼀个 dockerfile 中创建多个镜像时， 可以使⽤多个FROM指令（每个镜像⼀次）。
为了保证镜像精简， 可以选⽤体积较⼩的镜像如Alpine或Debian作为基础镜像。 例如：

ARG VERSION=9.3
FROM debian:${VERSION}

LABEL

LABEL指令可以为⽣成的镜像添加元数据标签信息。 这些信息可以⽤来辅助过滤出特定镜像。格式为 LABEL<key>=<value><key>=<value><key>=<value>。

LABEL version="1.0.0-rc3"
LABEL author="yeasy@github" date="2020-01-01"
LABEL description="This text illustrates 
    that label-values can span multiple lines."

EXPOSE

声明镜像内服务监听的端口。格式为 EXPOSE<port>[<port>/<protocol>...]

EXPOSE 22 80 8443/udp

注意该指令只是起到声明作⽤， 并不会⾃动完成端⼜映射

ENV

指定环境变量， 在镜像⽣成过程中会被后续RUN指令使⽤， 在镜像启动的容器中也会存在。格式为ENV<key><value>或ENV<key>=<value>...

ENV APP_VERSION=1.0.0
ENV APP_HOME=/usr/local/app
ENV PATH $PATH:/usr/local/bin

指令指定的环境变量在运⾏时可以被覆盖掉， 如docker run --env <key>=<value> built_image。注意当⼀条ENV指令中同时为多个环境变量赋值并且值也是从环境变量读取时， 会为变量都赋值后再更新。

ENTRYPOINT

指定镜像的默认⼊⼜命令， 该⼊⼜命令会在启动容器时作为根命令执⾏， 所有传⼊值作为该命令的参数。⽀持两种格式：

• ENTRYPOINT["executable"， "param1"， "param2"]： exec调⽤执⾏；
• ENTRYPOINT command param1 param2： shell中执⾏。

此时， CMD指令指定值将作为根命令的参数。每个Dockerfile中只能有⼀个ENTRYPOINT， 当指定多个时， 只有最后⼀个起效。在运⾏时， 可以被 --entrypoint 参数覆盖掉， 如 docker run--entrypoint。

VOLUME

创建⼀个数据卷挂载点。格式为 VOLUME["/data"]。
运⾏容器时可以从本地主机或其他容器挂载数据卷， ⼀般⽤来存放数据库和需要保持的数据等。

USER

指定运⾏容器时的⽤户名或UID， 后续的RUN等指令也会使⽤指定的⽤户⾝份。格式为 USER daemon。

当服务不需要管理员权限时， 可以通过该命令指定运⾏⽤户， 并且可以在Dockerfile中创建所需要的⽤户。 例如：

RUN groupadd -r postgres && useradd --no-log-init -r -g postgres postgres

要临时获取管理员权限可以使⽤gosu命令。

WORKDIR

为后续的RUN、 CMD、 ENTRYPOINT指令配置⼯作⽬录。格式为 WORKDIR/path/to/workdir。

可以使⽤多个WORKDIR指令， 后续命令如果参数是相对路径， 则会基于之前命令指定的路径。 例如：

WORKDIR /a
WORKDIR b
WORKDIR c
RUN pwd

则最终路径为/a/b/c。

注：为了避免出错， 推荐WORKDIR指令中只使⽤绝对路径。

ONBUILD

指定当基于所⽣成镜像创建⼦镜像时， ⾃动执⾏的操作指令。格式为 ONBUILD [INSTRUCTION]。

例如， 使⽤如下的Dockerfile创建⽗镜像ParentImage， 指定 ONBUILD 指令：

# Dockerfile for ParentImage[...]
ONBUILD ADD . /app/src
ONBUILD RUN /usr/local/bin/python-build --dir /app/src
[...]

使⽤ docker build 命令创建⼦镜像 ChildImage 时（FROM ParentImage），会⾸先执⾏ParentImage中配置的ONBUILD指令：

# Dockerfile for ChildImage
FROM ParentImage

等价于在 ChildImage 的 dockerfile 中添加了如下指令：

#Automatically run the following when building ChildImage
ADD . /app/src
RUN /usr/local/bin/python-build --dir /app/src
...

由于ONBUILD指令是隐式执⾏的， 推荐在使⽤它的镜像标签中进⾏标注， 例如ruby： 2.1-onbuild。

ONBUILD指令在创建专门⽤于⾃动编译、 检查等操作的基础镜像时，⼗分有⽤。

STOPSIGNAL

指定所创建镜像启动的容器接收退出的信号值：

STOPSIGNAL signal

HEALTHCHECK
配置所启动容器如何进⾏健康检查（如何判断健康与否），⾃ docker1.12 开始⽀持。
格式有两种：

• HEALTHCHECK[OPTIONS]CMD command： 根据所执⾏命令返回是否为0来判断；
• HEALTHCHECK NONE： 禁⽌基础镜像中的健康检查。

OPTION⽀持如下参数：

• --interval=DURATION（default： 30s）： 过多久检查⼀次；
• --timeout=DURATION（default： 30s）： 每次检查等待结果的超时；
• --retries=N（default： 3）： 如果失败了， 重试⼏次才最终确定失败

SHELL

指定其他命令使⽤ shell 时的默认 shell 类型：

SHELL `["executable", "parameters"]` 

默认值为 ["/bin/sh"， "-c"]。

对于Windows系统，Shell路径中使⽤了“”作为分隔符， 建议在 dockerfile 开头添加 #escape='来指定转义符。

RUN

运⾏指定命令。格式为

• RUN
• RUN ["executable"， "param1"， "param2"]。

注意后者指令会被解析为 JSON 数组， 因此必须⽤双引号。 前者默认将在shell终端中运⾏命令， 即/bin/sh-c； 后者则使⽤exec执⾏， 不会启动shell环境。

指定使⽤其他终端类型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， 并提交为新的镜像层。 当命令较长时可以使⽤来换⾏。 例如：

RUN apt-get update 
    && apt-get install -y libsnappy-dev zlib1g-dev libbz2-dev 
    && rm -rf /var/cache/apt 
    && rm -rf /var/lib/apt/lists/*

CMD

CMD 指令⽤来指定启动容器时默认执⾏的命令。
⽀持三种格式：

• CMD ["executable"， "param1"， "param2"]： 相当于执⾏ executableparam1 param2， 推荐⽅式；
• CMD command param1 param2： 在默认的Shell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。

每个 Dockerfile 只能有⼀条CMD命令。 如果指定了多条命令， 只有最后⼀条会被执⾏。如果⽤户启动容器时候⼿动指定了运⾏的命令（作为run命令的参数） ， 则会覆盖掉CMD指定的命令。

ADD

添加内容到镜像。格式为 ADD <src> <dest> 。

该命令将复制指定的 路径下内容到容器中的路径下。其中可以是Dockerfile所在⽬录的⼀个相对路径（⽂件或⽬录）；也可以是⼀个URL； 还可以是⼀个tar⽂件（⾃动解压为⽬录）可以是镜像内绝对路径， 或者相对于⼯作⽬录（WORKDIR） 的相对路径。

路径⽀持正则格式， 例如：

ADD *.c /code/

COPY

复制内容到镜像。格式为 COPY <src> <dest>。

复制本地主机的 （为Dockerfile所在⽬录的相对路径， ⽂件或⽬录） 下内容到镜像中的。 ⽬标路径不存在时， 会⾃动创建。路径同样⽀持正则格式。

COPY与ADD指令功能类似， 当使⽤本地⽬录为源⽬录时， 推荐使⽤COPY。

创建镜像

创建镜像使用命令 docker [image] build, 格式为 docker build [OPTIONS] PATH | URL| -。

该命令将读取指定路径下（包括⼦⽬录） 的Dockerfile， 并将该路径下所有数据作为上下⽂（Context） 发送给Docker服务端。 Docker服务端在校验Dockerfile格式通过后， 逐条执⾏其中定义的指令， 碰到ADD、 COPY和RUN指令会⽣成⼀层新的镜像。 最终如果创建镜像成功， 会返回最终镜像的ID。

docker build 支持以下的选项：

关于父镜像

dockerfile 使用 FROM 指令指定父镜像，一般我们使用系统镜像来作为父镜像，但是我们也可以使用基础镜像（scratch）来作为父镜像：

FROM scratch
ADD binary /
CMD ["/binary"]

docker 中镜像存在继承关系，用一张图来说明：

.docerignore 文件

如同 git 有 .gitignore 文件一样，docker 也有 .dockerignore 文件来让Docker忽略匹配路径或⽂件， 在创建镜像时候不将⽆关数据发送到服务端

*/temp*
*/*/temp*
tmp?
~*
Dockerfile
!README.md

dockerignore⽂件中模式语法⽀持Golang风格的路径正则格式：

• “*”表⽰任意多个字符；
• “？ ”代表单个字符；
• “！”表⽰不匹配（即不忽略指定的路径或⽂件） 。

多步骤创建

⾃17.05版本开始， Docker⽀持多步骤镜像创建（Multi-stage build） 特性， 可以精简最终⽣成的镜像⼤⼩。例如我们先指定一个编译的环境镜像进行编译，在指定一个运行的镜像来运行编译的代码。
以 Go 语言为例，创建一个空目录，在目录中创建 Go 代码文件 main.go

package main

import "fmt"

func main() {
    fmt.Println("Hello World")
}

编写 dockerfile

FROM golang:1.9 as builder 
RUN mkdir -p /go/src/test
WORKDIR /go/src/test
COPY main.go .
RUN CGO_ENABLED=0 GOOS=linux go build -o app .

FROM alpine:latest
WORKDIR /root/
COPY --from=builder /go/src/test/app . 
CMD ["./app"]

执行创建镜像

# docker build -t xingyys/test -f dockerfile .
Sending build context to Docker daemon  38.91kB
Step 1/9 : FROM golang:1.9 as builder
 ---> ef89ef5c42a9
...
Successfully built 73b66909a48d
Successfully tagged xingyys/test:latest
# docker images
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
xingyys/test        latest              73b66909a48d        8 minutes ago       7.44MB

使用多步骤发现生成的镜像很精简，当也可以用多个 dockerfile 实现这个功能，但需要两个 dockerfile，维护成本提高了。

dockerfile 要点

• 编写 dockerfile 存在注意的点，遵守这些点可以生成更精简的镜像：
• 精简镜像⽤途： 尽量让每个镜像的⽤途都⽐较集中单⼀， 避免构造⼤⽽复杂、 多功能的镜像；
• 选⽤合适的基础镜像： 容器的核⼼是应⽤。 选择过⼤的⽗镜像（如Ubuntu系统镜像） 会造成最终⽣成应⽤镜像的臃肿， 推荐选⽤瘦⾝过的应⽤镜像（如node： slim） ， 或者较为⼩巧的系统镜像（如alpine、 busybox或debian） ；
• 提供注释和维护者信息： Dockerfile也是⼀种代码， 需要考虑⽅便后续的扩展和他⼈的使⽤；
• 正确使⽤版本号： 使⽤明确的版本号信息， 如1.0， 2.0， ⽽⾮依赖于默认的latest。 通过版本号可以避免环境不⼀致导致的问题；
• 减少镜像层数： 如果希望所⽣成镜像的层数尽量少， 则要尽量合并RUN、 ADD和COPY指令。 通常情况下， 多个RUN指令可以合并为⼀条RUN指令；
• 恰当使⽤多步骤创建（17.05+版本⽀持） ： 通过多步骤创建， 可以将编译和运⾏等过程分开， 保证最终⽣成的镜像只包括运⾏应⽤所需要的最⼩化环境。 当然， ⽤户也可以通过分别构造编译镜像和运⾏镜像来达到类似的结果， 但这种⽅式需要维护多个Dockerfile。
• 使⽤.dockerignore⽂件： 使⽤它可以标记在执⾏docker build时忽略的路径和⽂件， 避免发送不必要的数据内容， 从⽽加快整个镜像创建过程。
• 及时删除临时⽂件和缓存⽂件： 特别是在执⾏apt-get指令后， /var/cache/apt下⾯会缓存了⼀些安装包；
• 提⾼⽣成速度： 如合理使⽤cache， 减少内容⽬录下的⽂件， 或使⽤.dockerignore⽂件指定等；
• 调整合理的指令顺序： 在开启cache的情况下， 内容不变的指令尽量放在前⾯， 这样可以尽量复⽤；
• 减少外部源的⼲扰： 如果确实要从外部引⼊数据， 需要指定持久的地址， 并带版本信息等， 让他⼈可以复⽤⽽不出错。