Docker(二)：Dockerfile 使用介紹

上一篇文章Docker(一)：Docker入門教程介紹了 Docker 基本概念，其中鏡像、容器和 Dockerfile 。我們使用 Dockerfile 定義鏡像，依賴鏡像來運行容器，因此 Dockerfile 是鏡像和容器的關鍵，Dockerfile 可以非常容易的定義鏡像內容，同時在我們後期的微服務實踐中，Dockerfile 也是重點關注的內容，今天我們就來一起學習它。

首先通過一張圖來了解 Docker 鏡像、容器和 Dockerfile 三者之間的關係。

通過上圖可以看出使用 Dockerfile 定義鏡像，運行鏡像啟動容器。

Dockerfile 概念

Docker 鏡像是一個特殊的文件系統，除了提供容器運行時所需的程序、庫、資源、配置等文件外，還包含了一些為運行時準備的一些配置參數（如匿名卷、環境變數、用戶等）。鏡像不包含任何動態數據，其內容在構建之後也不會被改變。

鏡像的定製實際上就是定製每一層所添加的配置、文件。如果我們可以把每一層修改、安裝、構建、操作的命令都寫入一個腳本，用這個腳本來構建、定製鏡像，那麼之前提及的無法重複的問題、鏡像構建透明性的問題、體積的問題就都會解決。這個腳本就是 Dockerfile。

Dockerfile 是一個文本文件，其內包含了一條條的指令(Instruction)，每一條指令構建一層，因此每一條指令的內容，就是描述該層應當如何構建。有了 Dockerfile，當我們需要定製自己額外的需求時，只需在 Dockerfile 上添加或者修改指令，重新生成 image 即可，省去了敲命令的麻煩。

Dockerfile 文件格式

Dockerfile文件格式如下：

1. ## Dockerfile文件格式
2. # This dockerfile uses the ubuntu image
3. # VERSION 2 - EDITION 1
4. # Author: docker_user
5. # Command format: Instruction [arguments / command] ..
6. # 1、第一行必須指定 基礎鏡像信息
7. FROM ubuntu
8. # 2、維護者信息
9. MAINTAINER docker_user docker_user@email.com
10. # 3、鏡像操作指令
11. RUN echo "deb http://archive.ubuntu.com/ubuntu/ raring main universe" >> /etc/apt/sources.list
12. RUN apt-get update && apt-get install -y nginx
13. RUN echo "
daemon off;" >> /etc/nginx/nginx.conf
14. # 4、容器啟動執行指令
15. CMD /usr/sbin/nginx

Dockerfile 分為四部分：基礎鏡像信息、維護者信息、鏡像操作指令、容器啟動執行指令。一開始必須要指明所基於的鏡像名稱，接下來一般會說明維護者信息；後面則是鏡像操作指令，例如 RUN 指令。每執行一條RUN 指令，鏡像添加新的一層，並提交；最後是 CMD 指令，來指明運行容器時的操作命令。

構建鏡像

docker build 命令會根據 Dockerfile 文件及上下文構建新 Docker 鏡像。構建上下文是指 Dockerfile 所在的本地路徑或一個URL（Git倉庫地址）。構建上下文環境會被遞歸處理，所以構建所指定的路徑還包括了子目錄，而URL還包括了其中指定的子模塊。

將當前目錄做為構建上下文時，可以像下面這樣使用docker build命令構建鏡像：

1. docker build .
2. Sending build context to Docker daemon 6.51 MB
3. ...

說明：構建會在 Docker 後台守護進程（daemon）中執行，而不是 CLI中。構建前，構建進程會將全部內容（遞歸）發送到守護進程。大多情況下，應該將一個空目錄作為構建上下文環境，並將 Dockerfile 文件放在該目錄下。

在構建上下文中使用的 Dockerfile 文件，是一個構建指令文件。為了提高構建性能，可以通過 .dockerignore文件排除上下文目錄下不需要的文件和目錄。

在 Docker 構建鏡像的第一步，docker CLI 會先在上下文目錄中尋找 .dockerignore文件，根據 .dockerignore 文件排除上下文目錄中的部分文件和目錄，然後把剩下的文件和目錄傳遞給 Docker 服務。

Dockerfile 一般位於構建上下文的根目錄下，也可以通過 -f指定該文件的位置：

1. docker build -f /path/to/a/Dockerfile .

構建時，還可以通過 -t參數指定構建成鏡像的倉庫、標籤。

鏡像標籤

1. docker build -t nginx/v3 .

如果存在多個倉庫下，或使用多個鏡像標籤，就可以使用多個 -t參數：

1. docker build -t nginx/v3:1.0.2 -t nginx/v3:latest .

在 Docker 守護進程執行 Dockerfile 中的指令前，首先會對 Dockerfile 進行語法檢查，有語法錯誤時會返回：

1. docker build -t nginx/v3 .
2. Sending build context to Docker daemon 2.048 kB
3. Error response from daemon: Unknown instruction: RUNCMD

緩存

Docker 守護進程會一條一條的執行 Dockerfile 中的指令，而且會在每一步提交並生成一個新鏡像，最後會輸出最終鏡像的ID。生成完成後，Docker 守護進程會自動清理你發送的上下文。 Dockerfile文件中的每條指令會被獨立執行，並會創建一個新鏡像，RUN cd /tmp等命令不會對下條指令產生影響。 Docker 會重用已生成的中間鏡像，以加速docker build的構建速度。以下是一個使用了緩存鏡像的執行過程：

1. $ docker build -t svendowideit/ambassador .
2. Sending build context to Docker daemon 15.36 kB
3. Step 1/4 : FROM alpine:3.2
4. ---> 31f630c65071
5. Step 2/4 : MAINTAINER SvenDowideit@home.org.au
6. ---> Using cache
7. ---> 2a1c91448f5f
8. Step 3/4 : RUN apk update && apk add socat && rm -r /var/cache/
9. ---> Using cache
10. ---> 21ed6e7fbb73
11. Step 4/4 : CMD env | grep _TCP= | (sed s/.*_PORT_([0-9]*)_TCP=tcp://(.*):(.*)/socat -t 100000000 TCP4-LISTEN:1,fork,reuseaddr TCP4:2:3 &/ && echo wait) | sh
12. ---> Using cache
13. ---> 7ea8aef582cc
14. Successfully built 7ea8aef582cc

構建緩存僅會使用本地父生成鏈上的鏡像，如果不想使用本地緩存的鏡像，也可以通過 --cache-from指定緩存。指定後將不再使用本地生成的鏡像鏈，而是從鏡像倉庫中下載。

尋找緩存的邏輯

Docker 尋找緩存的邏輯其實就是樹型結構根據 Dockerfile 指令遍歷子節點的過程。下圖可以說明這個邏輯。

1. FROM base_image:version Dockerfile:
2. +----------+ FROM base_image:version
3. |base image| RUN cmd1 --> use cache because we found base image
4. +-----X----+ RUN cmd11 --> use cache because we found cmd1
5. /
6. /
7. RUN cmd1 RUN cmd2 Dockerfile:
8. +------+ +------+ FROM base_image:version
9. |image1| |image2| RUN cmd2 --> use cache because we found base image
10. +---X--+ +------+ RUN cmd21 --> not use cache because theres no child node
11. / running cmd21, so we build a new image here
12. /
13. RUN cmd11 RUN cmd12
14. +-------+ +-------+
15. |image11| |image12|
16. +-------+ +-------+

大部分指令可以根據上述邏輯去尋找緩存，除了 ADD 和 COPY 。這兩個指令會複製文件內容到鏡像內，除了指令相同以外，Docker 還會檢查每個文件內容校驗(不包括最後修改時間和最後訪問時間)，如果校驗不一致，則不會使用緩存。

除了這兩個命令，Docker 並不會去檢查容器內的文件內容，比如 RUN apt-get -y update，每次執行時文件可能都不一樣，但是 Docker 認為命令一致，會繼續使用緩存。這樣一來，以後構建時都不會再重新運行 apt-get -y update。

如果 Docker 沒有找到當前指令的緩存，則會構建一個新的鏡像，並且之後的所有指令都不會再去尋找緩存。

簡單示例

接下來用一個簡單的示例來感受一下 Dockerfile 是如何用來構建鏡像啟動容器。我們以定製 nginx 鏡像為例，在一個空白目錄中，建立一個文本文件，並命名為 Dockerfile：

1. mkdir mynginx
2. cd mynginx
3. vi Dockerfile

構建一個 Dockerfile 文件內容為：

1. FROM nginx
2. RUN echo <h1>Hello, Docker!</h1> > /usr/share/nginx/html/index.html
3. vi Dockerfile

這個 Dockerfile 很簡單，一共就兩行涉及到了兩條指令：FROM 和 RUN，FROM 表示獲取指定基礎鏡像，RUN 執行命令，在執行的過程中重寫了 nginx 的默認頁面信息，將信息替換為：Hello, Docker!。

在 Dockerfile 文件所在目錄執行：

1. docker build -t nginx:v1 .

命令最後有一個. 表示當前目錄

構建完成之後，使用 docker images 命令查看所有鏡像，如果存在 REPOSITORY 為 nginx 和 TAG 是 v1 的信息，就表示構建成功。

1. docker images
2. REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
3. nginx v1 8c92471de2cc 6 minutes ago 108.6 MB

接下來使用 docker run 命令來啟動容器

1. docker run --name docker_nginx_v1 -d -p 80:80 nginx:v1

這條命令會用 nginx 鏡像啟動一個容器，命名為 docker_nginx_v1，並且映射了 80 埠，這樣我們可以用瀏覽器去訪問這個 nginx 伺服器： http://192.168.0.54/，頁面返回信息：

這樣一個簡單使用 Dockerfile 構建鏡像，運行容器的示例就完成了！

修改容器內容

容器啟動後，需要對容器內的文件進行進一步的完善，可以使用 docker exec -it xx bash命令再次進行修改，以上面的示例為基礎，修改 nginx 啟動頁面內容：

1. docker exec -it docker_nginx_v1 bash
2. root@3729b97e8226:/# echo <h1>Hello, Docker neo!</h1> > /usr/share/nginx/html/index.html
3. root@3729b97e8226:/# exit
4. exit

以互動式終端方式進入 dockernginxv1 容器，並執行了 bash 命令，也就是獲得一個可操作的 Shell。然後，我們用 <h1>Hello, Docker neo!</h1>覆蓋了 /usr/share/nginx/html/index.html 的內容。

再次刷新瀏覽器，會發現內容被改變。

修改了容器的文件，也就是改動了容器的存儲層，可以通過 docker diff 命令看到具體的改動。

1. docker diff docker_nginx_v1
2. ...

這樣 Dockerfile 使用方式就為大家介紹完了，下期為大家介紹 Dockerfile 命令的詳細使用。