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，同時在我們后期的微服務實踐中，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 三者之間的關系。
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、環境變量、用戶等）。鏡像不包含任何動態數據，其內容在構建之后也不會被改變。
鏡像的定制實際上就是定制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、定制鏡像，那么之前提及的無法重復的問題、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，當我們需要定制自己額外的需求時，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：
- ## Dockerfile文件格式
- # This dockerfile uses the ubuntu image
- # VERSION 2 - EDITION 1
- # Author: docker_user
- # Command format: Instruction [arguments / command] ..
- # 1、***行必須指定 基礎鏡像信息
- FROM ubuntu
- # 2、維護者信息
- MAINTAINER docker_user docker_user@email.com
- # 3、鏡像操作指令
- RUN echo "deb http://archive.ubuntu.com/ubuntu/ raring main universe" >> /etc/apt/sources.list
- RUN apt-get update && apt-get install -y nginx
- RUN echo "\ndaemon off;" >> /etc/nginx/nginx.conf
- # 4、容器啟動執行指令
- 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于的鏡像名稱，接下來一般會說明維護者信息；后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，并提交；***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：
- docker build .
- Sending build context to Docker daemon 6.51 MB
- ...
說明：構建會在 Docker 后臺守護進程（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，并將 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***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，然后把剩下的文件和目錄傳遞給 Docker 服務。
Dockerfile 一般位于構建上下文的根目錄下，也可以通過-f指定該文件的位置：
- 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、標簽。
鏡像標簽
- docker build -t nginx/v3 .
如果存在多個倉庫下，或使用多個鏡像標簽，就可以使用多個-t參數：
- 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：
- docker build -t nginx/v3 .
- Sending build context to Docker daemon 2.048 kB
- 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并生成一個新鏡像，***會輸出最終鏡像的ID。生成完成后，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，并會創建一個新鏡像，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：
- $ docker build -t svendowideit/ambassador .
- Sending build context to Docker daemon 15.36 kB
- Step 1/4 : FROM alpine:3.2
- ---> 31f630c65071
- Step 2/4 : MAINTAINER SvenDowideit@home.org.au
- ---> Using cache
- ---> 2a1c91448f5f
- Step 3/4 : RUN apk update && apk add socat && rm -r /var/cache/
- ---> Using cache
- ---> 21ed6e7fbb73
- 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
- ---> Using cache
- ---> 7ea8aef582cc
- 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。指定后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。
- FROM base_image:version Dockerfile:
- +----------+ FROM base_image:version
- |base image| RUN cmd1 --> use cache because we found base image
- +-----X----+ RUN cmd11 --> use cache because we found cmd1
- / \
- / \
- RUN cmd1 RUN cmd2 Dockerfile:
- +------+ +------+ FROM base_image:version
- |image1| |image2| RUN cmd2 --> use cache because we found base image
- +---X--+ +------+ RUN cmd21 --> not use cache because there's no child node
- / \ running cmd21, so we build a new image here
- / \
- RUN cmd11 RUN cmd12
- +-------+ +-------+
- |image11| |image12|
- +-------+ +-------+
大部分指令可以根據上述邏輯去尋找緩存，除了 ADD 和 COPY 。這兩個指令會復制文件內容到鏡像內，除了指令相同以外，Docker 還會檢查每個文件內容校驗(不包括***修改時間和***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 并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，以后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，并且之后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。我們以定制 nginx 鏡像為例，在一個空白目錄中，建立一個文本文件，并命名為 Dockerfile：
- mkdir mynginx
- cd mynginx
- vi Dockerfile
構建一個 Dockerfile 文件內容為：
- FROM nginx
- RUN echo '<h1>Hello, Docker!</h1>' > /usr/share/nginx/html/index.html
- 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：
- docker build -t nginx:v1 .
命令***有一個. 表示當前目錄
構建完成之后，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。
- docker images
- REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
- nginx v1 8c92471de2cc 6 minutes ago 108.6 MB
接下來使用 docker run 命令來啟動容器
- 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，并且映射了 80 端口，這樣我們可以用瀏覽器去訪問這個 nginx 服務器：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
容器啟動后，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：
- docker exec -it docker_nginx_v1 bash
- root@3729b97e8226:/# echo '<h1>Hello, Docker neo!</h1>' > /usr/share/nginx/html/index.html
- root@3729b97e8226:/# exit
- exit
以交互式終端方式進入 docker_nginx_v1 容器，并執行了 bash 命令，也就是獲得一個可操作的 Shell。然后，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。
- docker diff docker_nginx_v1
- ...
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。
【本文為51CTO專欄作者“純潔的微笑”的原創稿件，轉載請通過微信公眾號聯系作者獲取授權】
