Docker容器—dockerfile简介

一、dockerfile概念

1、dockerfile介绍

dockerfile是自定义镜像的一套规则，dockerfie由多条指令构成，Dockerfile中的每一条指令都会对应于Docker镜像中的每一层。Docker镜像是一个特殊的文件系统，除了提供容器运行时所需的程序、库、资源、配置等文件外，还包含了一些为运行时准备的一些配置参数（如匿名卷、环境变量、用户等）。镜像不包含任何动态数据，其内容在构建之后也不会被改变。

dockerfile的原理就是镜像分层：

• Dockerfile中的每个指令都会创建一个新的镜像层（是一个临时的容器，执行完后将不再存在，再往后进行重新的创建与操作）。
• 镜像层将被缓存和复用（后续的镜像层将基于前面的一层，每一层都会有下面几层的缓存）
• 当dockerfile的指令修改了，复制的文件变化了，或者构建镜像时指定的变量不同了（后续操作必然更改前面的镜像层），那么对应的镜像层缓存就会失效（自动销毁）。
• 某一层的镜像缓存失效之后，它之后的镜像层缓存都会失效（第一层不成功，那么第二层也不成功，相当于地基）。
• 容器的修改并不会影响镜像，如果在某一层中添加一个文件，在下一层中删除它，镜像中依然会包含该文件。

2、基于dockerfile创建

联合文件系统（UnionFS）
UnionFS(联合文件系统）：Union文件系统(UnionFS)是一种分层、轻量级并且高性能的文件系统，它支持对文件系统的修改作为一次提交来一层层的叠加，同时可以将不同目录挂载到同一个虚拟文件系统下。AUFS OverlayFS 及 Devicemapper 都是一种 UnionFS。Union文件系统是Docker镜像的基础。镜像可以通过分层来进行继承，基于基础镜像（没有父镜像），可以制作各种具体的应用镜像。

特性：一次同时加载多个文件系统，但从外面看起来，只能看到一个文件系统，联合加载会把各层文件系统叠加起来，这样最终的文件系统会包含所有底层的文件和目录。我们下载的时候看到的一层层的就是联合文件系统。

3、docker镜像加载原理

（1）Docker的镜像实际上由一层一层的文件系统组成，这种层级的文件系统就是UnionFS。

（2）bootfs主要包含bootloader和kernel，bootloader主要是引导加载kernel，Linux刚启动时会加载bootfs文件系统。

（3）在Docker镜像的最底层是bootfs，这一层与我们典型的Linux/Unix系统是一样的，包含boot加载器和内核。当boot加载完成之后整个内核就都在内存中了，此时内存的使用权已由bootfs转交给内核，此时系统也会卸载bootfs。

（4）rootfs，在bootfs之上。包含的就是典型Linux系统中的/dev,/proc,/bin,/etc等标准目录和文件。rootfs就是各种不同的操作系统发行版，比如Ubuntu,Centos等等。

（5）我们可以理解成一开始内核里什么都没有，操作一个命令下载debian，这时就会在内核上面加了一层基础镜像；再安装一个emacs，会在基础镜像上叠加一层image；接着再安装一个apache，又会在images上面再叠加一层image。最后它们看起来就像一个文件系统即容器的rootfs。在Docker的体系里把这些rootfs叫做Docker的镜像。但是，此时的每一层rootfs都是read-only的，我们此时还不能对其进行操作。当我们创建一个容器，也就是将Docker镜像进行实例化，系统会在一层或是多层read-only的rootfs之上分配一层空的read-write的rootfs。

为什么docker的centos镜像只有200M多一点
因为docker镜像只有rootfs和其他镜像层，共用宿主机的linux内核(bootfs)，因此很小。

bootfs + rootfs ：作用是加载、引导内核程序 + 挂载使用linux 操作系统（centos ubantu）等等一些关键的目录文件就是说bootsfs用内核的，rootfs用自己的。

对于一个精简的os，rootfs可以很小，只需要包括最基本的命令、工具和程序库就可以了，因为底层直接用Rost的kernel，自己只需要提供rootfs就行了。所以对于不同的linux发行版,bootfs基本是一致的，rootfs会有差别，所以不同的发行版可以公用bootfs。

二、镜像的创建

镜像的创建有三种方法：

• 基于已有镜像创建

• 基于本地模板创建

• 基于Dockerfile创建（重点）

1、基于现有镜像创建

首先启动一个镜像，在容器里做修改

[root@localhost ~]#docker create  -it centos:7 /bin/bash

[root@localhost ~]#docker ps -a
CONTAINER ID   IMAGE      COMMAND       CREATED         STATUS                        PORTS     NAMES
49393ec48839   centos:7   "/bin/bash"   6 seconds ago   Created                                 modest_leakey
f03cadbb1068   centos:7   "/bin/bash"   21 hours ago    Exited (137) 11 minutes ago             web2
bd1810514f76   centos:7   "/bin/bash"   21 hours ago    Exited (0) 21 hours ago                 test2
40f6b40309af   centos:7   "/bin/bash"   21 hours ago    Exited (0) 21 hours ago                 test1
792bcc4b5f18   centos:7   "/bin/bash"   21 hours ago    Exited (0) 21 hours ago                 test11
[root@localhost ~]#docker start 49393ec48839
49393ec48839
[root@localhost ~]#docker commit -m  "new" -a "zz" 49393ec48839 centos:7
   commit 常用选项：
    -m：说明信息
    -a：作者信息
    -p：生成过程中停止容器的运行
[root@localhost ~]#docker images

2、基于本地模板创建

通过导入操作系统模板文件可以生成镜像，模板可以从OPENVZ开源项目下载，下载地址为:

https://wiki.openvz.org/Download/template/precrated

[root@localhost opt]#docker import debian-7.0-x86-minimal.tar.gz -- debian:zt #生成镜像
[root@localhost opt]#docker images
REPOSITORY   TAG       IMAGE ID       CREATED         SIZE
debian       zt        00ba511136f7   5 seconds ago   215MB
centos       7         297c214ceffa   8 minutes ago   204MB
nginx        latest    605c77e624dd   15 months ago   141MB
centos           eeb6ee3f44bd   19 months ago   204MB
[root@localhost opt]#docker run -itd debian:zt /bin/bash   #启动并查看
[root@localhost opt]#docker ps -a

3、基于dockerfile创建

• dockerfile是由一组指令组成的文件

• dockerfile每行支持一条指令，每条指令可携带多个参数，一条指令可以用&&方式，去写多条指令。

• dockerfile支持以“#”为开头的注释

（1）dockerfile结构

基础镜像信息（Linux发行版：centos ubantu suse debian alpine redhat)
维护者信息(docker search可查看)
镜像操作指令（tar yum make)
容器启动时执行指令(cmd[“/root/run.sh”] 、entrypoint都是系统启动时，第一个加载的程序/脚本/命令)

（2）构建镜像命令

可以在构建镜像时指定资源限制

在编写Dockerfile时，有严格的格式需要遵循:

• 第一行必须使用FROM指令指明所基于的镜像名称。
• 之后使用MAINTAINER指令说明维护该镜像的用户信息。
• 然后是镜像操作相关指令，如RUN指令。每运行一条指令，都会给基础镜像添加新的一 层。
• 最后使用CMD指令指定启动容器时要运行的命令操作。

例：
docker build -t nginx:test .  
 
#基于dockerfile文件构建镜像命令
完整的写法： docker build -f dockerfile -t nginx:new . 
docker build : 基于dockerfile 构建镜像
-f ：指定dockerfile 文件（默认不写的话指的是当前目录）
-t ：(tag) 打标签 ——》nginx:new 
.  ：专业说法：指的是构建镜像时的上下文环境，简单理解：指的当前目录环境中的文件

三、Dockerfile编写

1、dockerfile操作指令

（1）FROM 镜像

指定新镜像所基于的基础镜像，第一条指令必须为FROM 指令，每创建一个镜像就需要一条 FROM 指令

（2）MAINTAINER 名字

说明新镜像的维护人信息

（3）RUN 命令

在所基于的镜像上执行命令，并提交到新的镜像中

（4）ENTRYPOINT [“要运行的程序”, “参数 1”, “参数 2”]

设定容器启动时第一个运行的命令及其参数。
可以通过使用命令docker run –entrypoint 来覆盖镜像中的ENTRYPOINT指令的内容。

exec格式（数值格式）：ENTRYPOINT [“命令”，“选项”，“参数”]

shell格式：ENTRYPOINT 命令 选项 参数

（5）CMD [“要运行的程序”, “参数1”, “参数2”]

上面的是exec形式，shell形式：CMD 命令 参数1 参数2
启动容器时默认执行的命令或者脚本，Dockerfile只能有一条CMD命令。如果指定多条命令，只执行最后一条命令。如果在docker run时指定了命令或者镜像中有ENTRYPOINT，那么CMD就会被覆盖。
CMD 可以为 ENTRYPOINT 指令提供默认参数。

（6）EXPOSE 端口号

指定新镜像加载到 Docker 时要开启的端口

（7）ENV 环境变量 变量值

设置一个环境变量的值，会被后面的 RUN 使用
linxu PATH=$PATH:/opt
ENV PATH $PATH:/opt

（8）ADD 源文件/目录 目标文件/目录

将源文件复制到镜像中，源文件要与 Dockerfile 位于相同目录中，或者是一个 URL

（9）COPY 源文件/目录 目标文件/目录

只复制本地主机上的文件/目录复制到目标地点，源文件/目录要与Dockerfile 在相同的目录中

（10）VOLUME [“目录”]

在容器中创建一个挂载点

（11）USER 用户名/UID

指定运行容器时的用户

（12）WORKDIR 路径

为后续的 RUN、CMD、ENTRYPOINT 指定工作目录

（13）ONBUILD 命令

指定所生成的镜像作为一个基础镜像时所要运行的命令。
当在一个Dockerfile文件中加上ONBUILD指令，该指令对利用该Dockerfile构建镜像（比如为A镜像）不会产生实质性影响。
但是当编写一个新的Dockerfile文件来基于A镜像构建一个镜像（比如为B镜像）时，这时构造A镜像的Dockerfile文件中的ONBUILD指令就生效了，在构建B镜像的过程中，首先会执行ONBUILD指令指定的指令，然后才会执行其它指令。

（14）HEALTHCHECK

健康检查

cmd和entrypoint区别：

docker run后面的参数会将CMD指定的参数进行覆盖。ENTRYPOINT与CMD的区别是不可以被docker run 后的参数覆盖，会把docker run后面的参数传递给ENTRYPOINT指定的参数。

优先级
docker run 指定命令 —> entrypoint—>cmd

2、ADD和copy区别

首先都有本地复制和目录 到镜像功能，add复制tar命令压缩包 会自动解压。
url拉取目录来复制，cp只能复制本地主机文件/目录到镜像。Dockerfile中的COPY指令和ADD指令都可以将主机上的资源复制或加入到容器镜像中，都是在构建镜像的过程中完成的.copy只能用于复制（节省资源）。
ADD复制的同时，如果复制的对象是压缩包，ADD还可以解压（消耗资源）。

四、镜像分层原理

1、docker镜像分层

• docker镜像位于bootfs（内核）之上

• 每一层镜像的下一层成为父镜像

• 第一层镜像成为base image(操作系统环境镜像)

• 容器层（可读可写，为了给用户操作），在最顶层

• 容器层以下都是readonly
  

2、bootfs (boot file system) 内核空间

bootloader主要是引导加载kernel, Linux刚启动时会加载bootfs文件系统，在Docker镜像的最底层是bootfs。这一层与我们典型的Linux/Unix系统是一样的，包含boot加载器和内核。当boot加载完成之后整个内核就都在内存中了，此时内存的使用权已由bootfs转交给内核，此时系统也会卸载bootfs。在linux操作系统中（不同版本的linux发行版本），linux加载bootfs时会将rootfs设置为read-only，系统自检后会将只读改为读写，让我们可以在操作系统中进行操作。
rootfs (root file system) 内核空间
在bootfs之上(base images，例如centos 、ubuntu)
包含的就是典型 Linux 系统中的 /dev, /proc, /bin, /etc 等标准目录和文件
rootfs就是各种不同的操作系统发行版，比如Ubuntu，Centos等等

五、dockerfile构建镜像实例

1、构建镜像tomcat实例

[root@localhost opt]#mkdir tomcat   #创建tomcat目录
[root@localhost opt]#cd tomcat
[root@localhost tomcat]#ls   #上传所需软件包
apache-tomcat-9.0.16.tar.gz  Dockerfile  jdk-8u201-linux-x64.tar.gz

[root@localhost tomcat]#vim Dockerfile
FROM centos:7
MAINTAINER [zz]
ADD jdk-8u201-linux-x64.tar.gz /usr/local
ADD apache-tomcat-9.0.16.tar.gz /usr/local

WORKDIR /usr/local
RUN mv apache-tomcat-9.0.16 tomcat
RUN mv jdk1.8.0_201 java
ENV JAVA_HOME /usr/local/java
ENV CLASS_PATH $JAVA_HOME/lib/tools.jar:$JAVA_HOME/lib/dt.jar
ENV PATH $JAVA_HOME/bin:$PATH
EXPOSE 8080
CMD ["/usr/local/tomcat/bin/catalina.sh","run"]
[root@localhost tomcat]#docker build -t tomcat:new .   #构建镜像
[root@localhost tomcat]#docker run -itd -p 2023:8080 tomcat:new   #运行容器并指定端口
[root@localhost tomcat]#docker ps -a
----真机访问----
http://宿主机ip:2023

2、构建镜像httpd实例

[root@localhost ]#mkdir /opt/apache    #建立工作目录
[root@localhost opt]#cd /opt/apache/
[root@localhost apache]#vim Dockerfile  #创建dockerfile文件

FROM  centos:7
#基于基础镜像指定centos:7,注意本机要有此基础镜像
MAINTAINER this is apache image 
#说明镜像维护人信息，指定用户为zz
RUN yum -y update
#此内容若保存可注释
RUN yum -y install httpd
镜像run指令指定启动内容后的运行命令，yum安装update和httpd服务
EXPOSE 80
#开启80端口
ADD index.html /var/www/html/index.html
#复制宿主机的index.html文件到容器的/var/www/html/index.html
ENTRYPOINT ["/usr/sbin/apachectl"]
CMD ["-D","FOREGROUND"]
#使用前台启动apache，使用绝对路径
[root@localhost apache]#echo "this is zz web" >index.html
#准备网站的网页，注必须在和dockerfile文件相同的目录
[root@localhost apache]#docker run  -d -p 50221:80 httpd:centos #运行容器并映射端口

3、构建镜像nginx实例

[root@localhost ~]#mkdir /opt/nginx    #创建nginx目录
[root@localhost ~]#cd /opt/nginx/
[root@localhost nginx]#vim Dockerfile
FROM centos:7
#基于基础镜像
MAINTAINER this is nginx image 
#用户信息，镜像维护用户为zt
RUN  yum -y update
#此内容若保存可注释
RUN yum -y install pcre-devel zlib-devel gcc gcc-c++ make
RUN useradd -M -s /sbin/nologin nginx
#安装编译安装工具
ADD nginx-1.12.0.tar.gz /opt/
#上传nginx软件包
WORKDIR /opt/nginx-1.12.0
RUN ./configure 
--prefix=/usr/local/nginx 
--user=nginx 
--group=nginx 
--with-http_stub_status_module && make &&  make install
ENV PATH /usr/local/nginx/sbin:$PATH
#指定工作目录
EXPOSE 80
EXPOSE 443
#指定http和https端口
RUN echo "daemon off;" >> /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
#关闭nginx在后台运行
ADD run.sh /run.sh
RUN  chmod 755 /run.sh
CMD ["/run.sh"]
#添加宿主机中run.sh到容器中
#保存退出
[root@localhost nginx]#vim run.sh
#创建run.sh脚本，注意必须和dockerfile在同一路径下，内容如下
#!/bin/bash
/usr/local/nginx/sbin/nginx
#保存退出

[root@localhost nginx]#docker run -itd -P nginx:centos 
[root@localhost nginx]#docker ps -a
真机访问
http://宿主机ip:2023

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