DockerFile使用與自定義鏡像詳解

【1】DockerFile是什麼

簡單來說，Dockerfile是用來構建Docker鏡像的構建文件，是由一系列命令和參數構成的腳本。

構建的三個步驟：

編寫Dockerfile文件
docker build生成鏡像
docker run創建容器運行

這裏以我們熟悉的Centos爲例，查看DockerFile大致文件結構

FROM scratch
ADD CentOS-8-Container-8.1.1911-20200113.3-layer.x86_64.tar.xz  /

LABEL org.label-schema.schema-version="1.0" \
    org.label-schema.name="CentOS Base Image" \
    org.label-schema.vendor="CentOS" \
    org.label-schema.license="GPLv2" \
    org.label-schema.build-date="20200114" \
    org.opencontainers.image.title="CentOS Base Image" \
    org.opencontainers.image.vendor="CentOS" \
    org.opencontainers.image.licenses="GPL-2.0-only" \
    org.opencontainers.image.created="2020-01-14 00:00:00-08:00"

CMD ["/bin/bash"]

從應用軟件的角度來看，Dockerfile、Docker鏡像與Docker容器分別代表軟件的三個不同階段，

Dockerfile是軟件的原材料
Docker鏡像是軟件的交付品
Docker容器則可以認爲是軟件的運行態

Dockerfile面向開發，Docker鏡像成爲交付標準，Docker容器則涉及部署與運維，三者缺一不可，合力充當Docker體系的基石。

定義一個Dockerfile，Dockerfile定義了進程需要的一切東西。Dockerfile涉及的內容包括執行代碼或者是文件、環境變量、依賴包、運行時環境、動態鏈接庫、操作系統的發行版、服務進程和內核進程(當應用進程需要和系統服務和內核進程打交道，這時需要考慮如何設計namespace的權限控制)等等;

Docker鏡像，在用Dockerfile定義一個文件之後，docker build時會產生一個Docker鏡像，當運行 Docker鏡像時，會創建Docker容器，容器是直接提供服務的。

【2】DockerFile構建過程解析

① Dockerfile內容基礎知識

每條保留字指令都必須爲大寫字母且後面要跟隨至少一個參數
指令按照從上到下，順序執行
#表示註釋
每條指令都會創建一個新的鏡像層，並對鏡像進行提交

② Docker執行Dockerfile的大致流程

docker從基礎鏡像運行一個容器
執行一條指令並對容器作出修改
執行類似docker commit的操作提交一個新的鏡像層
docker再基於剛提交的鏡像運行一個新容器
執行dockerfile中的下一條指令直到所有指令都執行完成

③ DockerFile體系結構(保留字指令)

FROM：基礎鏡像，當前新鏡像是基於哪個鏡像的
MAINTAINER：鏡像維護者的姓名和郵箱地址
RUN：容器構建時需要運行的命令
EXPOSE：當前容器對外暴露出的端口
WORKDIR：指定在創建容器後，終端默認登陸的進來工作目錄，一個落腳點
ENV：用來在構建鏡像過程中設置環境變量

ENV MY_PATH /usr/mytest
這個環境變量可以在後續的任何RUN指令中使用，這就如同在命令前面指定了環境變量前綴一樣；也可以在其它指令中直接使用這些環境變量，比如：WORKDIR $MY_PATH
ADD：將宿主機目錄下的文件拷貝進鏡像且ADD命令會自動處理URL和解壓tar壓縮包
COPY：類似ADD，拷貝文件和目錄到鏡像中。將從構建上下文目錄中 <源路徑> 的文件/目錄複製到新的一層的鏡像內的 <目標路徑> 位置。實例如COPY src dest 或者 COPY ["src", "dest"]
VOLUME：容器數據卷，用於數據保存和持久化工作
CMD：指定一個容器啓動時要運行的命令。Dockerfile 中可以有多個 CMD 指令，但只有最後一個生效，CMD 會被 docker run 之後的參數替換。
ENTRYPOINT ：指定一個容器啓動時要運行的命令。ENTRYPOINT 的目的和 CMD 一樣，都是在指定容器啓動程序及參數。
ONBUILD：子鏡像繼承父鏡像，子鏡像運行時，父鏡像ONBUILD被觸發。

BUILD	BOTH	RUN
FROM	WORKDIR	CMD
MAINTAINER	USER	ENV
COPY		EXPOSE
ADD		VOLUME
RUN		ENTRYPOINT
ONBUILD

④ ONBUILD測試

兩個DockerFile文件：DockerFile3與DockerFile4。

DockerFile3內容如下：

FROM centos
RUN yum install -y curl
ENTRYPOINT [ "curl", "-s", "https://ip.cn" ]
ONBUILD RUN echo "now ,dockerfile3 is execute..."

生成鏡像myip:

docker build -f DockerFile3 -t myip .

DockerFile4內容如下：

FROM myip
RUN yum install -y curl
ENTRYPOINT [ "curl", "-s", "https://ip.cn" ]

生成鏡像myip4:

【3】案例之自定義鏡像mycentos

首先需要了解一個Base(scratch)鏡像。Docker Hub 中 99% 的鏡像都是通過在 base 鏡像中安裝和配置需要的軟件構建出來的。

① 編寫DockerFile文件

默認centos鏡像是不支持登陸後的默認路徑、 vim編輯器、查看網絡配置ifconfig的，這裏自定義DockerFile使其支持。

在自定義目錄下創建DockerFile文件，如/mydocker/下，內容如下：

##使用的時候注意去掉註釋  可以在vim窗口模式下使用dd命令快速刪除一行
#繼承自centos鏡像
FROM centos

#作者與郵箱
MAINTAINER jane<jane@qq.com>

#設置環境 
ENV MYPATH /usr/local

#容器啓動後的落腳路徑
WORKDIR $MYPATH
 
#運行安裝命令 
RUN yum -y install vim
RUN yum -y install net-tools

#暴露80端口 
EXPOSE 80
 
CMD echo $MYPATH
CMD echo "success--------------ok"
CMD /bin/bash

② 構建生成鏡像

在當前路徑下/mydocker/執行如下格式命令：

docker build -f DockFile路徑 -t 新鏡像名字:TAG .

會看到 docker build 命令最後有一個 . ，其表示當前目錄。

實例如下：

docker build -f DockerFile  -t mycentos:2.0 .

檢測鏡像：

[root@localhost mydocker]# docker images
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED              VIRTUAL SIZE
mycentos            2.0                 df8160eb077f        About a minute ago   314.3 MB
jane/centos         latest              b3a32e0a2930        14 hours ago         237.1 MB
badtomcat           1.0                 4c900ee6d6e3        19 hours ago         528.7 MB
tomcat              latest              dd7dc39599b6        37 hours ago         528.6 MB
centos              latest              495a24dc98e8        3 weeks ago          237.1 MB
hello-world         latest              9f5834b25059        13 months ago        1.84 kB

③ 創建容器並運行

命令格式如下：

docker run -it 新鏡像名字:TAG  [/bin/bash]

實例如下：

docker run -it df8160eb077f /bin/bash

結果如下：

④ 列出鏡像的變更歷史

命令格式如下：

docker history 鏡像ID

【4】CMD/ENTRYPOINT 鏡像案例

二者相似之處都是都是指定一個容器啓動時要運行的命令。

① CMD命令

Dockerfile 中可以有多個 CMD 指令，但只有最後一個生效，CMD 會被 docker run 之後的參數替換。

實例如下：

docker run -it -p 8888:8080 tomcat ls -l

那麼DockerFile中的最後一個CMD會被ls -l替換，如下圖所示：

② ENTRYPOINT

docker run 之後的參數會被當做參數傳遞給 ENTRYPOINT，之後形成新的命令組合。

③ CMD測試步驟

##新增DockerFile文件
[root@localhost mydocker]# vim DockerFile2

##build創建鏡像
[root@localhost mydocker]# docker build -f DockerFile2 -t myip .
Sending build context to Docker daemon 4.096 kB
Sending build context to Docker daemon
Step 0 : FROM centos
 ---> 495a24dc98e8
Step 1 : RUN yum install -y curl
 ---> Running in 4fd0ea665eaf
CentOS-8 - AppStream                            704 kB/s | 6.4 MB     00:09
CentOS-8 - Base                                 410 kB/s | 5.0 MB     00:12
CentOS-8 - Extras                               2.2 kB/s | 2.1 kB     00:00
Package curl-7.61.1-11.el8.x86_64 is already installed.
Dependencies resolved.
Nothing to do.
Complete!
 ---> 58218afb3e20
Removing intermediate container 4fd0ea665eaf
Step 2 : CMD curl -s http://ip.cn
 ---> Running in 6d14169fb841
 ---> af6a8441dcc9
Removing intermediate container 6d14169fb841
Successfully built af6a8441dcc9
[root@localhost mydocker]# docker run af6a8441dcc9
{"ip": "114.244.77.52", "country": "北京市", "city": "聯通"}

DockerFile文件內容如下：

FROM centos
RUN yum install -y curl
CMD [ "curl", "-s", "https://ip.cn" ]

如果我們希望顯示 HTTP 頭信息，就需要加上 -i 參數，但是就會報錯。

[root@localhost mydocker]# docker run c18008dfcc35 -i
Error response from daemon: Cannot start container 42d9aaf8ffabde5b000bea14673b4d2be86fa8c66c16d3feccece3dc4d2d2b59: [8] System error: exec: "-i": executable file not found in $PATH

我們可以看到可執行文件找不到的報錯，executable file not found。之前我們說過，跟在鏡像名後面的是 command，運行時會替換 CMD 的默認值。因此這裏的 -i 替換了原來的 CMD，而不是添加在原來的 curl -s http://ip.cn 後面。而 -i 根本不是命令，所以自然找不到。

那麼如果我們希望加入 -i 這參數，我們就必須重新完整的輸入這個命令：

$ docker run myip curl -s http://ip.cn -i

④ ENTRYPOINT測試步驟

複製並修改DockerFile文件爲DockerFile3：

FROM centos
RUN yum install -y curl
ENTRYPOINT [ "curl", "-s", "https://ip.cn" ]

重複上面構建、運行步驟，結果如下：

【5】自定義Tomcat鏡像

① 在/mydocker/路徑下創建路徑mytomcat,並放入jdk與tomcat二進制壓縮包

然後在該目錄下創建文件c.txt：

#純粹爲了copy命令使用
touch c.txt

② 在mytomcat目錄下新建DockerFile文件

內容如下：

FROM         centos
MAINTAINER    jane<jane@qq.com>
#把宿主機當前上下文的c.txt拷貝到容器/usr/local/路徑下
COPY c.txt /usr/local/cincontainer.txt
#把java與tomcat添加到容器中
ADD jdk-8u121-linux-x64.tar.gz /usr/local/
ADD apache-tomcat-8.5.42.tar.gz /usr/local/
#安裝vim編輯器
RUN yum -y install vim
#設置工作訪問時候的WORKDIR路徑，登錄落腳點
ENV MYPATH /usr/local
WORKDIR $MYPATH
#配置java與tomcat環境變量
ENV JAVA_HOME /usr/local/jdk1.8.0_121
ENV CLASSPATH $JAVA_HOME/lib/dt.jar:$JAVA_HOME/lib/tools.jar
ENV CATALINA_HOME /usr/local/apache-tomcat-8.5.42
ENV CATALINA_BASE /usr/local/apache-tomcat-8.5.42
ENV PATH $PATH:$JAVA_HOME/bin:$CATALINA_HOME/lib:$CATALINA_HOME/bin
#容器運行時監聽的端口
EXPOSE  8080
#啓動時運行tomcat
# ENTRYPOINT ["/usr/local/apache-tomcat-8.5.42/bin/startup.sh" ]
# CMD ["/usr/local/apache-tomcat-8.5.42/bin/catalina.sh","run"]
CMD /usr/local/apache-tomcat-8.5.42/bin/startup.sh && tail -f /usr/local/apache-tomcat-8.5.42/logs/catalina.out

③ 構建生成鏡像

命令如下：

docker build -f DockerFile -t mytomcat8.5 .

詳細過程如下所示：

[root@localhost mytomcat]# docker build -f DockerFile -t mytomcat8.5 .
Sending build context to Docker daemon   193 MB
Sending build context to Docker daemon
Step 0 : FROM centos
 ---> 495a24dc98e8
Step 1 : MAINTAINER jane<jane@qq.com>
 ---> Using cache
 ---> b2c306367103
Step 2 : COPY c.txt /usr/local/cincontainer.txt
 ---> 30125b712727
Removing intermediate container e7ce454acc1b
Step 3 : ADD jdk-8u121-linux-x64.tar.gz /usr/local/
 ---> a60edc35c1dd
Removing intermediate container a7d37532c8ed
Step 4 : ADD apache-tomcat-8.5.42.tar.gz /usr/local/
 ---> 835ce1e40fbb
Removing intermediate container 74877ed67a66
Step 5 : RUN yum -y install vim
 ---> Running in 632fbb5d8fab
CentOS-8 - AppStream                            475 kB/s | 6.4 MB     00:13
CentOS-8 - Base                                 249 kB/s | 5.0 MB     00:20
CentOS-8 - Extras                               2.0 kB/s | 2.1 kB     00:01
Dependencies resolved.
================================================================================
 Package             Arch        Version                   Repository      Size
================================================================================
Installing:
 vim-enhanced        x86_64      2:8.0.1763-13.el8         AppStream      1.4 M
Installing dependencies:
 gpm-libs            x86_64      1.20.7-15.el8             AppStream       39 k
 vim-common          x86_64      2:8.0.1763-13.el8         AppStream      6.3 M
 vim-filesystem      noarch      2:8.0.1763-13.el8         AppStream       48 k
 which               x86_64      2.21-10.el8               BaseOS          49 k

Transaction Summary
================================================================================
Install  5 Packages

Total download size: 7.8 M
Installed size: 31 M
Downloading Packages:
(1/5): gpm-libs-1.20.7-15.el8.x86_64.rpm        297 kB/s |  39 kB     00:00
(2/5): vim-filesystem-8.0.1763-13.el8.noarch.rp  27 kB/s |  48 kB     00:01
(3/5): vim-enhanced-8.0.1763-13.el8.x86_64.rpm  667 kB/s | 1.4 MB     00:02
(4/5): which-2.21-10.el8.x86_64.rpm             170 kB/s |  49 kB     00:00
(5/5): vim-common-8.0.1763-13.el8.x86_64.rpm    524 kB/s | 6.3 MB     00:12
--------------------------------------------------------------------------------
Total                                           583 kB/s | 7.8 MB     00:13
warning: /var/cache/dnf/AppStream-02e86d1c976ab532/packages/gpm-libs-1.20.7-15.el8.x86_64.rpm: Header V3 RSA/SHA256 Signature, key ID 8483c65d: NOKEY
CentOS-8 - AppStream                            1.3 MB/s | 1.6 kB     00:00
Importing GPG key 0x8483C65D:
 Userid     : "CentOS (CentOS Official Signing Key) <[email protected]>"
 Fingerprint: 99DB 70FA E1D7 CE22 7FB6 4882 05B5 55B3 8483 C65D
 From       : /etc/pki/rpm-gpg/RPM-GPG-KEY-centosofficial
Key imported successfully
Running transaction check
Transaction check succeeded.
Running transaction test
Transaction test succeeded.
Running transaction
  Preparing        :                                                        1/1
  Installing       : which-2.21-10.el8.x86_64                               1/5
  Installing       : vim-filesystem-2:8.0.1763-13.el8.noarch                2/5
  Installing       : vim-common-2:8.0.1763-13.el8.x86_64                    3/5
  Installing       : gpm-libs-1.20.7-15.el8.x86_64                          4/5
  Running scriptlet: gpm-libs-1.20.7-15.el8.x86_64                          4/5
  Installing       : vim-enhanced-2:8.0.1763-13.el8.x86_64                  5/5
  Running scriptlet: vim-enhanced-2:8.0.1763-13.el8.x86_64                  5/5
  Running scriptlet: vim-common-2:8.0.1763-13.el8.x86_64                    5/5
  Verifying        : gpm-libs-1.20.7-15.el8.x86_64                          1/5
  Verifying        : vim-common-2:8.0.1763-13.el8.x86_64                    2/5
  Verifying        : vim-enhanced-2:8.0.1763-13.el8.x86_64                  3/5
  Verifying        : vim-filesystem-2:8.0.1763-13.el8.noarch                4/5
  Verifying        : which-2.21-10.el8.x86_64                               5/5

Installed:
  vim-enhanced-2:8.0.1763-13.el8.x86_64 gpm-libs-1.20.7-15.el8.x86_64
  vim-common-2:8.0.1763-13.el8.x86_64   vim-filesystem-2:8.0.1763-13.el8.noarch
  which-2.21-10.el8.x86_64

Complete!
 ---> e810859c3774
Removing intermediate container 632fbb5d8fab
Step 6 : ENV MYPATH /usr/local
 ---> Running in 6f29ac3aab57
 ---> 3046102d4b97
Removing intermediate container 6f29ac3aab57
Step 7 : WORKDIR $MYPATH
 ---> Running in d72543dcc1e5
 ---> 26216526ef34
Removing intermediate container d72543dcc1e5
Step 8 : ENV JAVA_HOME /usr/local/jdk1.8.0_121
 ---> Running in 043966dc5dd5
 ---> 31e881b878b2
Removing intermediate container 043966dc5dd5
Step 9 : ENV CLASSPATH $JAVA_HOME/lib/dt.jar:$JAVA_HOME/lib/tools.jar
 ---> Running in 426decc562b0
 ---> d211b87e14b6
Removing intermediate container 426decc562b0
Step 10 : ENV CATALINA_HOME /usr/local/apache-tomcat-8.5.42
 ---> Running in e7bd1fb680d3
 ---> 5e9d3b1a9842
Removing intermediate container e7bd1fb680d3
Step 11 : ENV CATALINA_BASE /usr/local/apache-tomcat-8.5.42
 ---> Running in 4751834bae65
 ---> 9a8f8a55f9db
Removing intermediate container 4751834bae65
Step 12 : ENV PATH $PATH:$JAVA_HOME/bin:$CATALINA_HOME/lib:$CATALINA_HOME/bin
 ---> Running in abcd8a306cb4
 ---> e70a4215675b
Removing intermediate container abcd8a306cb4
Step 13 : EXPOSE 8080
 ---> Running in dd5ea962ca9e
 ---> f70b5c88c7b3
Removing intermediate container dd5ea962ca9e
Step 14 : CMD /usr/local/apache-tomcat-8.5.42/bin/startup.sh && tail -f /usr/local/apache-tomcat-8.5.42/bin/logs/catalina.out
 ---> Running in 2e86e232814e
 ---> 5234d0ef08ec
Removing intermediate container 2e86e232814e
Successfully built 5234d0ef08ec

如下所示，可以查看容器內Java環境：

[root@localhost test]# docker exec 9169df7aa44f java -version
java version "1.8.0_121"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_121-b13)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.121-b13, mixed mode)
[root@localhost test]#

④ 創建容器實例並運行

命令如下：

docker run -d -p 9080:8080 --name mytomcat8 -v /mydocker/mytomcat/test:/usr/local/apache-tomcat-8.5.42/webapps/test -v /mydocker/mytomcat/tomcatlogs/:/usr/local/apache-tomcat-8.5.42/logs --privileged=true mytomcat8.5

可以使用命令查看容器日誌：

 docker logs -f -t --tail 10  712e7776a36e

使用瀏覽器訪問如下，說明正確啓動：

進入容器內部查看：

 docker exec -it 9169df7aa44f  /bin/bash

再次回到宿主機查看/mydocker/mytomcat下：

⑤ test裏面放入項目文件

在test項目裏面放入WEB-INF/web.xml 、a.jsp，將會同步到容器內webapps/test裏面。

宿主機如下：

容器內顯示如下：

#9169df7aa44f 爲容器ID
[root@9169df7aa44f test]# ls
WEB-INF  a.jsp
[root@9169df7aa44f test]#

瀏覽器驗證如下：

總結

宿主機、容器、Dockerfile以及遠程倉庫關係如下圖所示：

DockerFile使用與自定義鏡像詳解

【1】DockerFile是什麼

【2】DockerFile構建過程解析

【3】案例之自定義鏡像mycentos

【4】CMD/ENTRYPOINT 鏡像案例

【5】自定義Tomcat鏡像

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