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lazihuman 2024-10-24 11:02:11

文章标签 docker linux Dockerfile Docker 文章分类 Docker 云计算

[Docker 3] Docker 镜像

第 3 章 Docker 镜像

3.1 镜像的内部结构

3.1.1 hello-world
3.1.2 bash 镜像
3.1.3 镜像分层

3.2 如何构建镜像?

3.2.1 docker commit
3.2.2 Dockerfile
3.2.3 镜像的特性
3.2.4 调试 Dockerfile
3.4.5 Dockerfile 常用指令
3.4.6 Dockerfile 示例

3.3 RUN vs CMD vs ENTERPOINT

3.3.1 Shell 和 Exec格式

Shell 格式
Exec 格式
二者区别

3.3.2 RUN
3.3.3 CMD
3.3.4 ENTRYPOINT

3.4 如何分发镜像?

3.4.1 镜像名
3.4.2 tag
3.4.3 使用公共 Registry
3.4.4 搭建本地 Registry

3.5 小结-常用命令

第 3 章 Docker 镜像

3.1 镜像的内部结构

3.1.1 hello-world

拉取最小镜像——hello-world

# 拉取 hello-world镜像
docker pull hello-world

# 查看
docker images hello-world

# 运行
docker run hello-world

hello-world 的 Dockerfile

FROM scratch
COPY hello /
CMD ["/hello"]

3.1.2 bash 镜像

不依赖其他镜像，从 scratch 构建
其他镜像可以以之为基础进行扩展
通常是各种 Linux 发行版的 Docker 镜像，如Ubuntu、Debian、CentOS等

# 下载一个 bash 镜像
docker pull centos

# 查看镜像描述：REPOSITORY TAG ID CREATED SIZE
docker images centos

rootfs
包含 /dev、/proc、/bin 等目录。内核空间是 kernel ( bootfs文件系统，Linux 刚启动时会加载 bootfs 文件系统，之后bootfs 会被卸载掉 )。
base 镜像底层使用 Docker Host 的 kernel (bootfs)，本身提供 rootfs。
base 镜像提供最小安装的 Linux 发行版本
CentOS 镜像的 Dockerfile：

FROM scratch
ADD centos-7-docker.tar.xz /
CMD ["/bin/bash"]

ADD ：添加 CentOS 7 rootfs 的 tar 包。制作镜像时，tar 会自动解压到 / 目录下，生成 /dev、/proc、/bin 。

支持运行多种 Linux OS

Ubuntu 14.04：使用 upstart 管理服务，apt 管理软件包
CentOS 7：使用 systemd 和 yum
Debian、BusyBox ( 一种嵌入式 Linux )

3.1.3 镜像分层

Docker 支持通过扩展现有镜像，创建新的镜像：
新镜像是从 base 镜像一层层叠加生成的。每安装一个软件，就在现有镜像的基础上增加一层。
共享资源：
镜像的每一层都可以被共享，源于 Copy-on-Write 特性。
Copy-on-Write 特性：

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。只有容器层是可写的，容器层下面的所有镜像层都是只读的。

3.2 如何构建镜像?

3.2.1 docker commit

docker commit [OPTIONS] CONTAINER [REPOSITORY[:TAG]]

OPTIONS说明：

-a : 提交的镜像作者；
-c : 使用Dockerfile指令来创建镜像；
-m : 提交时的说明文字；
-p : 在commit时，将容器暂停。

实例1： 进入容器，修改，并保存为新镜像

# 1. 运行，并进入容器
docker run -it ubuntu

# 2. 修改容器，比如安装 vi
apt-get install -y vim

# 3. 打开新的 host 端口，查看运行中的<容器名>
docker ps

# 4. 保存为新镜像
docker commit <容器名> <新的容器名>

# 5. 进入新镜像，查看vi
docker run -it <新的容器名>
which vi

实例2： 将容器直接保存为新镜像

# 将容器 a404c6c174a2 保存为新的镜像，并添加提交人信息 "Spade_" 和说明信息 "my apache"，版本仓为 mymysql:v1 
root@CentOS:~$ docker commit -a "Spade_" -m "my apache" a404c6c174a2  mymysql:v1 
sha256:37af1236adef1544e8886be23010b66577647a40bc02c0885a6600b33ee28057

# 查看 mymysql:v1
root@CentOS:~$ docker images mymysql:v1
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
mymysql             v1                  37af1236adef        15 seconds ago      329 MB

3.2.2 Dockerfile

创建自己的 Dockerfile

vim Dockerfile
# 添加如下内容：
FROM ubuntu
RUN apt-get update && apt-get install -y vim

docker build

# 构建镜像，命名为 "ubuntu-with-vi-dockerfile"，"." 当前目录
docker build -t ubuntu-with-vi-dockerfile .

执行步骤

执行FROM，选择基础镜像
执行RUN，安装软件 -> 启动临时容器 -> 将容器保存为镜像 ( 实际上是 docker commit ，会生成一个镜像ID ) -> 创建容器ID -> 删除临时容器 -> 构建成功

3.2.3 镜像的特性

分层结构

# 查看 ubuntu 镜像的分层
docker history ubuntu

# 查看 ubuntu-with-vi-dockerfile 镜像的分层
docker history ubuntu-with-vi-dockerfile

注意：missing 表示无法获取 IMAGE ID，通常从 Docker Hub 下载的镜像会有这个问题。

缓存特性

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。
docker build --no-cache 可以取消构建镜像时使用缓存的机制。
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败。

3.2.4 调试 Dockerfile

总结一下通过 Dockerfile 构建镜像的过程：

(1) 从 base 镜像运行一个容器。

(2) 执行一条指令，对容器做修改。

(3) 执行类似 docker commit 的操作，生成一个新的镜像层。

(4) Docker 再给予刚刚提交的镜像运行一个新的容器。

(5) 重复 2-4 步，直到 Dockerfile 中的所有指令执行完毕。

如果 Dockerfile 由于某种原因执行到某个指令失败了，我们也将能够得到前一个指令成功构建出的镜像，这对调试 Dockerfile 非常有帮助。

调试例子：

# 编写 Dockerfile
vim Dockerfile
# 添加如下内容：
FROM busybox
RUN touch tmpfile
RUN /bin/bash -c echo "continue to build..."
COPY testfile /

# debug 显示调试过程
docker build -t image-debug
`第二步 touch tmpfile 执行成功之后，会返回一个镜像 ID`

# 调试
docker run -it <镜像 ID>
RUN /bin/bash -c echo "continue to build..."
`发现busybox 镜像中没有 bash `

3.4.5 Dockerfile 常用指令

FROM：指定 bash 镜像。
MAINTARNER：设置镜像的作者，任意字符串。
COPY：将文件从 build context 复制到镜像。COPY src dest 或 COPY ["src", "dest"]，src 只能指定 build context 中的文件或目录。
ADD：与COPY类似，从 build context 复制文件到镜像。不同的是，如果 src 是归档文件 (tar、zip、tgz、xz 等)，文件会被自动解压到 dest。
ENV：设置环境变量，环境变量可被后面的指令使用。例如：

ENV MY_VERSION 1.3 RUN apt-get install -y mypackage=$MY_VERSION

EXPOSE：指定容器中的进程会监听某个端口，Docker 可以将该端口暴露出来。
VOLUME：将文件或目录声明为 volume。
WORKDIR：为后面的 RUN、CMD、ENTERPOINT、ADD 或 COPY 指令设置镜像中的当前工作目录。
RUN：在容器中运行指定的命令。
CMD：容器启动时运行指定的命令。多个CMD只有最后一个生效。CMD 可以被 docker run 之后的参数替换。
ENTERPOINT：设置容器启动时运行的命令。多个ENTERPOINT只有最后一个生效。CMD 或 docker run 之后的参数会被当做参数传递给 ENTERPOINT。

3.4.6 Dockerfile 示例

编写 Dockerfile ( vim Dockerfile )

FROM busybox	# 执行 bash 镜像为 busybox (一种嵌入式Linux系统)
MAINTAINER spade_	# 镜像的作者
WORKDIR /testdir	# 工作目录，不存在则 Docker 会自动创建
RUN touch tmpfile1	# 运行命令
COPY ["tmpfile2", "."]		# 复制 tmpfile2 到"." 当前目录
ADD ["bunch.tar.gz", "."] 	# 解压 bunch.tar.gz 到 "." 当前目录
ENV WELCOME "You are in my container, welcome! "	# 设置一个字符串环境变量 WELCOME

构建镜像

root@ubuntu:~# ls
Dockerfile bunch.tar.gz tmpfile2

# my-image 是镜像名
root@ubuntu:~# docker build -t my-image .
...

运行容器，验证镜像内容

root@ubuntu:~# docker run -it my-image
/testdir #
/testdir # ls 				
bunch tmpfile1 tmpfile2
/testdir # echo $WELCOME		# 输出 Dockerfile 设置的环境变量
You are in my container, welcome!

3.3 RUN vs CMD vs ENTERPOINT

(1) RUN：执行命令并创建镜像层，RUN 经常用于安装软件包。

(2) CMD：设置容器启动后默认执行的命令及其参数，但 CMD 能够被 docker run 后面跟的命令行参数替换。

(3) ENTRYPOINT：配置容器启动时运行的命令。

3.3.1 Shell 和 Exec格式

Shell 格式

<instruction> <command>

例如：

RUN apt-get install python3
CMD echo "Hello World"
ENTRYPOINT echo "Hello World"

**当指令执行时，shell 格式底层会调用 /bin/sh -c [command]。**例如下面的 Dockerfile 片段：

ENV name Spade_		# ENV 指令用于设置环境变量，环境变量可以被后面的指令调用
ENTRYPOINT echo "Hello, $name"	# 调用环境变量 name

执行 docker run [image] 将输出：

Hello, Spade_	# 环境变量 name 已经被值 Spade_ 替换

Exec 格式

<instruction> ["executable", "param1", "param2", ...]

例如：

RUN ["apt-get", "install", "python3"]
CMD ["/bin/echo", "Hello World"]
ENTRYPOINT ["/bin/echo", "Hello World"]

当指令执行时，会直接调用 [command]，不会被 shell 解析。

例如下面的 Dockerfile 片段：

ENV name Spade_ 
ENTRYPOINT ["/bin/echo", "Hello, $name"]

运行容器将输出:

Hello, $name

注意：环境变量 name 没有被替换。

如果希望使用环境变量，做如下修改 Dockerfile：

ENV name Spade_
ENTRYPOINT ["/bin/echo", "-c", "echo Hello, $name"]

运行容器将输出:

Hello, Spade_

二者区别

Shell 格式：当指令执行时，shell 格式底层会调用 /bin/sh -c [command]。

Exec 格式：**当指令执行时，会直接调用 [command]，不会被 shell 解析。**若需要使用环境变量，需要添加 -c 参数。

CMD 和 ENTRYPOINT 推荐使用 Exec 格式，因为指令可读性更强，更容易理解。RUN 则两种格式都可以。

3.3.2 RUN

RUN 常用于安装应用和软件包。

RUN 在当前镜像的顶部执行命令，并创建新的镜像层。Dockerfile 中常常包含多个 RUN 指令。

RUN 有两种格式：

(1) Shell 格式：RUN

(2) Exec 格式：RUN [“executable”, “param1”, “param2”]

使用 RUN 安装多个最新版包的例子：

RUN apt-get update && apt-get install -y \bzr\cvs\git\mercurial\subversion

3.3.3 CMD

CMD 指令允许用户指定容器默认执行的命令。

此命令会在容器启动且 docker run 没有指定其他命令时运行。

如果 docker run 指定了其他命令，CMD 指定的默认命令将被忽略。
如果 Dockerfile 中有多个 CMD 指令，只有最后一个 CMD 有效。

CMD 有三种格式：

(1) Exec 格式：CMD [“executable”, “param1”, “param2”]。 推荐使用。

(2) Shell 格式：CMD command param1 param2

(3) CMD [“param1”, “param2”] 为 ENTRYPOINT 提供额外的参数，此时 ENTRYPOINT 必须使用 Exec 格式。

CMD Dockerfile 片段：

CMD echo "Hello World"

运行容器 docker run -it [image] 将输出：

Hello World

运行容器 docker run -it [image] /bin/bash, CMD 会被忽略掉，命令 bash 将被很执行：

root@10ds037c8458:/#

3.3.4 ENTRYPOINT

ENTRYPOINT 指令可以让容器以应用程序或者服务的形式运行。

ENTRYPOINT 看上去与 CMD 很像，它们都可以指定要执行的命令及其参数。不同的地方在于 ENTRYPOINT 不会被忽略，一定会被执行，即使运行 docker run 时执行了其他命令。

多个 ENTRYPOINT 只有一个生效。

ENTRYPOINT 有两种格式：

(1) Exec 格式：ENTRYPOINT [“executable”, “param1”, “param2”] 。这是 ENTRYPOINT 的推荐格式。ENTRYPOINT 中的参数始终会被使用，而 CMD 的额外参数可以在容器启动时动态替换掉。

(2) Shell 格式：ENTRYPOINT command param1 param2。会忽略任何 CMD 或者 docker run 提供的参数。

ENTRYPOINT Dockerfile 片段：

ENTRYPOINT ["/bin/echo", "Hello"] CMD ["World"]

docker run -it [image]

Hello World

docker run -it [image] Spade_

Hello Spade_

3.4 如何分发镜像?

用相同的 Dockerfile 在其他 host 构建镜像。
将镜像上传到公共 Registry
(1) 需要 Internet 连接，而且下载和上传速度慢。
(2) 上传到 Docker Hub 的镜像任何人都能够访问，虽然可以用私有 repository，但不是免费的。
(3) 因安全原因很多组织不允许将镜像放到外网。
搭建私有的 Registry

3.4.1 镜像名

# 镜像名
[image name] = [repository]:[tag]

# 构建一个镜像
docker build -t <镜像名>

# 查看镜像信息
docker images <镜像名>

# docker build 默认tag使用latest
docker build -t <镜像名>:<latest>

# repository 的完整格式， 只有 Docker Hub 上的镜像可以省略 registry-host:[port]
[registry-host]:[port]/[username]/[image name]:[tag]

3.4.2 tag

我们知道: [image name] = [repository]:[tag]，那么我们如何指定tag?

假设目前发布了一个镜像 myimage，版本为 v1.9.1，我们可以打上 4 个 tag：1.9.1、1.9、1 和 latest。

(1) myimage:1 始终指向 1 这个分支中最新的镜像。

(2) myimage:1.9 始终指向 1.9.x 中最新的镜像。

(3) myimage:latest 始终指向所有版本中最新的镜像。

(4) 如果想使用特定版本，可以选择myiamge:1.9.1、myiamge:1.9.2 或 myiamge:2.0.0

# 给版本v1.9.1的镜像 `myimage` 打tag
docker tag myimage-v1.9.1 myiamge:1 
docker tag myimage-v1.9.1 myiamge:1.9
docker tag myimage-v1.9.1 myiamge:1.9.1
docker tag myimage-v1.9.1 myiamge:latest

# 假如版本v1.9.2发布了， 1、1.9、latest迁移为1.9.2
docker tag myimage-v1.9.2 myiamge:1 
docker tag myimage-v1.9.2 myiamge:1.9
docker tag myimage-v1.9.2 myiamge:1.9.2
docker tag myimage-v1.9.2 myiamge:latest

# 假如版本v2.0.0发布了， latest迁移为2.0.0
docker tag myimage-v2.0.0 myiamge:2 
docker tag myimage-v2.0.0 myiamge:2.0
docker tag myimage-v2.0.0 myiamge:2.0.0
docker tag myimage-v2.0.0 myiamge:latest

3.4.3 使用公共 Registry

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3.4.4 搭建本地 Registry

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3.5 小结-常用命令

images：显示镜像列表。
history：显示镜像构建历史。
commit：从容器创建新镜像。
tag：给镜像打 tag。
pull：从 registry 下载镜像。
push：将镜像上传到 registry。
rmi：删除 Docker host 中的镜像。例如删除 httpd镜像：

# 查看所有 httpd 容器
[root@CentOS7 ~]# docker ps -a | grep httpd
d7050c2cabf0        httpd               "httpd-foreground"       13 days ago         Exited (0) 12 days ago                       pensive_faraday
63dcc8bd1687        httpd               "httpd-foreground"       13 days ago         Exited (0) 13 days ago                       condescending_lamport

# 删除所有 httpd 镜像创建容器 
[root@CentOS7 ~]# docker ps -a | grep httpd | awk '{print $1}' | xargs -n1 -I {} docker rm {}