每天学一点Docker（6）——镜像和DockerFile
镜像的分层结构：
实际上，Docker Hub 中 99% 的镜像都是通过在 base 镜像中安装和配置需要的软件构建出来的。比如我们现在构建一个新的镜像，Dockerfile 如下：
① 新镜像不再是从 scratch 开始，而是直接在 Debian base 镜像上构建。 ② 安装 emacs 编辑器。 ③ 安装 apache2。 ④ 容器启动时运行 bash。
构建过程如下图所示：
可以看到，新镜像是从 base 镜像一层一层叠加生成的。每安装一个软件，就在现有镜像的基础上增加一层。
问什么 Docker 镜像要采用这种分层结构呢？
最大的一个好处就是 - 共享资源。
比如：有多个镜像都从相同的 base 镜像构建而来，那么 Docker Host 只需在磁盘上保存一份 base 镜像；同时内存中也只需加载一份 base 镜像，就可以为所有容器服务了。而且镜像的每一层都可以被共享，我们将在后面更深入地讨论这个特性。
这时可能就有人会问了：如果多个容器共享一份基础镜像，当某个容器修改了基础镜像的内容，比如 /etc 下的文件，这时其他容器的 /etc 是否也会被修改？
答案是不会！ 修改会被限制在单个容器内。因为容器的Copy-on-Write特性
可写的容器层
当容器启动时，一个新的可写层被加载到镜像的顶部。 这一层通常被称作“容器层”，“容器层”之下的都叫“镜像层”。
所有对容器的改动 - 无论添加、删除、还是修改文件都只会发生在容器层中。
- 添加文件 在容器中创建文件时，新文件被添加到容器层中。
- 读取文件 在容器中读取某个文件时，Docker 会从上往下依次在各镜像层中查找此文件。一旦找到，立即将其复制到容器层，然后打开并读入内存。
- 修改文件 在容器中修改已存在的文件时，Docker 会从上往下依次在各镜像层中查找此文件。一旦找到，立即将其复制到容器层，然后修改之。
- 删除文件 在容器中删除文件时，Docker 也是从上往下依次在镜像层中查找此文件。找到后，会在容器层中记录下此删除操作。
只有当需要修改时才复制一份数据，这种特性被称作 Copy-on-Write。可见，容器层保存的是镜像变化的部分，不会对镜像本身进行任何修改。
这样就解释了我们前面提出的问题：容器层记录对镜像的修改，所有镜像层都是只读的，不会被容器修改，所以镜像可以被多个容器共享。
如何构建镜像
使用现成镜像的好处除了省去自己做镜像的工作量外，更重要的是可以利用前人的经验。特别是使用那些官方镜像，因为 Docker 的工程师知道如何更好的在容器中运行软件。
当然，某些情况下我们也不得不自己构建镜像，比如：
- 找不到现成的镜像，比如自己开发的应用程序。
- 需要在镜像中加入特定的功能，比如官方镜像几乎都不提供 ssh。
所以本节我们将介绍构建镜像的方法。同时分析构建的过程也能够加深我们对前面镜像分层结构的理解。
Docker 提供了两种构建镜像的方法：
- docker commit 命令
- Dockerfile 构建文件
Docker官方推荐使用Dockerfile构建镜像。
镜像缓存
Docker 会缓存已有镜像的镜像层，构建新镜像时，如果某镜像层已经存在，就直接使用，无需重新创建。
Dockerfile 中每一个指令都会创建一个镜像层，上层是依赖于下层的。无论什么时候，只要某一层发生变化，其上面所有层的缓存都会失效。
也就是说，如果我们改变 Dockerfile 指令的执行顺序，或者修改或添加指令，都会使缓存失效。
DockerFile
Dockerfile指令说明 | ||
|---|---|---|
指令 | 说明 | 用法 |
FROM | 指定base镜像 | 两种用法： 1.FROM <image> 指定基础image为该image的最后修改的版本 2.FROM <image>:<tag> 指定基础image为该image的一个tag版本。 |
MAINTAINER | 设置镜像的作者，用于将image的制作者相关的信息写入到image中 | MAINTAINER <name> |
RUN | 在容器中运行制定的命令， 一般用于装软件 | 两种格式： 1.RUN <command> (the command is run in a shell - `/bin/sh -c`) 2.RUN ["executable", "param1", "param2" ... ] (exec form) |
CMD | （设置container启动时执行的操作） | 三种方式 CMD ["executable","param1","param2"] 2.CMD command param1 param2 (as a shell) 第三种方式：当指定了ENTRYPOINT，那么使用下面的格式 CMD ["param1","param2"] (as default parameters to ENTRYPOINT) ENTRYPOINT指定的是一个可执行的脚本或者程序的路径，该指定的脚本或者程序将会以param1和param2作为参数执行。所以如果CMD指令使用上面的形式，那么Dockerfile中必须要有配套的ENTRYPOINT。 |
ENTRYPOINT | 配置容器启动后执行的命令，并且不可被 docker run 提供的参数覆盖。 每个 Dockerfile 中只能有一个 ENTRYPOINT，当指定多个时，只有最后一个起效。 | ENTRYPOINT ["executable", "param1", "param2"] (like an exec, the preferred form) ENTRYPOINT command param1 param2 (as a shell) 该指令的使用分为两种情况，一种是独自使用，另一种和CMD指令配合使用。 当独自使用时，如果你还使用了CMD命令且CMD是一个完整的可执行的命令，那么CMD指令和ENTRYPOINT会互相覆盖只有最后一个CMD或者ENTRYPOINT有效。 # CMD指令将不会被执行，只有ENTRYPOINT指令被执行 CMD echo “Hello, World!” ENTRYPOINT ls -l 另一种用法和CMD指令配合使用来指定ENTRYPOINT的默认参数，这时CMD指令不是一个完整的可执行命令，仅仅是参数部分；ENTRYPOINT指令只能使用JSON方式指定执行命令，而不能指定参数。 FROM ubuntu CMD ["-l"] ENTRYPOINT ["/usr/bin/ls"] |
EXPOSE | 设置指令，该指令会将容器中的端口映射成宿主机器中的某个端口。当你需要访问容器的时候，可以不是用容器的IP地址而是使用宿主机器的IP地址和映射后的端口。要完成整个操作需要两个步骤，首先在Dockerfile使用EXPOSE设置需要映射的容器端口，然后在运行容器的时候指定-p选项加上EXPOSE设置的端口，这样EXPOSE设置的端口号会被随机映射成宿主机器中的一个端口号。 | EXPOSE <port> [<port>...] |
ENV | 用于设置环境变量 | 设置了后，后续的RUN命令都可以使用，容器启动后，可以通过docker inspect查看这个环境变量，也可以通过在docker run --env key=value时设置或修改环境变量。 假如你安装了JAVA程序，需要设置JAVA_HOME，那么可以在Dockerfile中这样写： ENV JAVA_HOME /path/to/java/dirent |
ADD | 从src复制文件到容器的dest路径 如果是一个目录，那么会将该目录下的所有文件添加到容器中，不包括目录；如果文件是可识别的压缩格式，则docker会帮忙解压缩（注意压缩格式） | ADD <src> <dist> <src>是相对被构建的源目录的相对路径，可以是文件或目录的路径，也可以是一个远程的文件url; <dist>是容器的绝对路径 |
VOLUMN | 设置指令，使容器中的一个目录具有持久化存储数据的功能，该目录可以被容器本身使用，也可以共享给其他容器使用。我们知道容器使用的是AUFS，这种文件系统不能持久化数据，当容器关闭后，所有的更改都会丢失。当容器中的应用有持久化数据的需求时可以在Dockerfile中使用该指令。 | VOLUME ["<mountpoint>"] 例： FROM unbuntu VOLUMN [“/tmp/data”]运行通过该Dockerfile生成image的容器，/tmp/data目录中的数据在容器关闭后，里面的数据还存在。 |
WORKDIR | 可以多次切换(相当于cd命令)，对RUN,CMD,ENTRYPOINT生效。 | 例：# 在 /p1/p2 下执行 vim a.txt WORKDIR /p1 WORKDIR p2 RUN vim a.txt |
- CMD ["executable","param1","param2"] 2.CMD command param1 param2 (as a shell)
第三种方式：当指定了ENTRYPOINT，那么使用下面的格式 CMD ["param1","param2"] (as default parameters to ENTRYPOINT) ENTRYPOINT指定的是一个可执行的脚本或者程序的路径，该指定的脚本或者程序将会以param1和param2作为参数执行。所以如果CMD指令使用上面的形式，那么Dockerfile中必须要有配套的ENTRYPOINT。 ENTRYPOINT 配置容器启动后执行的命令，并且不可被 docker run 提供的参数覆盖。 每个 Dockerfile 中只能有一个 ENTRYPOINT，当指定多个时，只有最后一个起效。 ENTRYPOINT ["executable", "param1", "param2"] (like an exec, the preferred form) ENTRYPOINT command param1 param2 (as a shell) 该指令的使用分为两种情况，一种是独自使用，另一种和CMD指令配合使用。 当独自使用时，如果你还使用了CMD命令且CMD是一个完整的可执行的命令，那么CMD指令和ENTRYPOINT会互相覆盖只有最后一个CMD或者ENTRYPOINT有效。 # CMD指令将不会被执行，只有ENTRYPOINT指令被执行 CMD echo “Hello, World!” ENTRYPOINT ls -l 另一种用法和CMD指令配合使用来指定ENTRYPOINT的默认参数，这时CMD指令不是一个完整的可执行命令，仅仅是参数部分；ENTRYPOINT指令只能使用JSON方式指定执行命令，而不能指定参数。 FROM ubuntu CMD ["-l"] ENTRYPOINT ["/usr/bin/ls"] EXPOSE 设置指令，该指令会将容器中的端口映射成宿主机器中的某个端口。当你需要访问容器的时候，可以不是用容器的IP地址而是使用宿主机器的IP地址和映射后的端口。要完成整个操作需要两个步骤，首先在Dockerfile使用EXPOSE设置需要映射的容器端口，然后在运行容器的时候指定-p选项加上EXPOSE设置的端口，这样EXPOSE设置的端口号会被随机映射成宿主机器中的一个端口号。 EXPOSE <port> [<port>...] ENV 用于设置环境变量 设置了后，后续的RUN命令都可以使用，容器启动后，可以通过docker inspect查看这个环境变量，也可以通过在docker run --env key=value时设置或修改环境变量。 假如你安装了JAVA程序，需要设置JAVA_HOME，那么可以在Dockerfile中这样写： ENV JAVA_HOME /path/to/java/dirent ADD 从src复制文件到容器的dest路径 如果是一个目录，那么会将该目录下的所有文件添加到容器中，不包括目录；如果文件是可识别的压缩格式，则docker会帮忙解压缩（注意压缩格式） ADD <src> <dist> <src>是相对被构建的源目录的相对路径，可以是文件或目录的路径，也可以是一个远程的文件url; <dist>是容器的绝对路径 VOLUMN 设置指令，使容器中的一个目录具有持久化存储数据的功能，该目录可以被容器本身使用，也可以共享给其他容器使用。我们知道容器使用的是AUFS，这种文件系统不能持久化数据，当容器关闭后，所有的更改都会丢失。当容器中的应用有持久化数据的需求时可以在Dockerfile中使用该指令。 VOLUME ["<mountpoint>"] 例： FROM unbuntu VOLUMN [“/tmp/data”]运行通过该Dockerfile生成image的容器，/tmp/data目录中的数据在容器关闭后，里面的数据还存在。 WORKDIR 可以多次切换(相当于cd命令)，对RUN,CMD,ENTRYPOINT生效。 例：# 在 /p1/p2 下执行 vim a.txt WORKDIR /p1 WORKDIR p2 RUN vim a.txt