创建容器镜像：如何编写正确、高效的Dockerfile

镜像的内部机制是什么

镜像是一个打包文件，里面包含了应用程序和依赖的环境，例如：文件系统、环境变量和配置参数等。

环境变量和配置参数比较简单一个manifest清单就可以管理，真正麻烦的是文件系统。为了保证容器运行环境的一致性，镜像必须把应用程序所在操作系统的根目录，也就是rootfs都包含进来。

容器是共享宿主机内核，文件系统不包含系统内核，假如有一千个镜像基于Ubuntu系统打包，那么这些镜像里就会重复一千次Ubuntu目录，对于磁盘存储、网络传输都是很大的浪费。

把重复的部分抽取出来存放到一份根目录文件，然后让其他镜像以某种方式共享这部分数据。这个思路正是容器的分层，Layer。

一个镜像是由许多的镜像层组成的，每层都是只读不可修改的一组文件，相同的层可以在镜像之间共享，多个层像搭积木一样推叠起来，再使用一种“Union FS联合文件系统”的技术把它们合并在一起，就形成了容器最终看到的文件系统。

docker inspect可以查看镜像分层信息，比如nginx:alpine镜像

docker inspect nginx:alpine

在执行docker pull 或 docker rmi命令时输出的信息其实就是镜像里的各个Layer，Docker会检查是否有重复的层，如果本地已经存在就不会重复下载，如果层被其他镜像共享就不会被删除，这样就可以节约磁盘和网络成本。

以上就是镜像的内部结构和基本原理。

Dockerfile是什么

Dockerfile如果是施工图纸，镜像就是由旋工图纸建造的房子，而容器就是住进人的房子。

Dockerfile就是一个纯文本文件，里面记录了构建指令，比如选择基础镜像、拷贝文件、运行脚本，每个指令都会生成一个Layer，Docker顺序执行这个文件里的所有指令，最终生成一个新的镜像文件。

最简单的Dockerfile

# filename:Dockerfile.busybox
FROM busybox
CMD echo "hello world"

第一条指令：选择基础镜像

第二条指令：启动容器时默认运行的命令

根据图纸建造房子是由施工团队完成的，这里就是docker build

docker build -f Dockerfile.busybox .

查看、运行镜像

docker images
docker inspect image_id
docker run image_id

怎样编写正确、高效的Dockerfile

选择镜像 - FROM指令

选择基础镜像非常关键，如果关注镜像的安全和大小一般选择Alpine，如果关注应用运行的稳定性一般选择CentOS、Ubuntu、Debian。

FROM alpine:3.15
FROM ubunt:bionic

复制文件 - COPY指令

如果要将源码、配置文件打包进镜像，就需要COPY指令，注意复制的源文件路径必须是构建上下文里的路径，也就是用相对路径。

# 把构建上下文里的a.txt拷贝到镜像的/tmp目录
COPY ./a.txt /tmp/a.txt

# 下面方式不正确，不能用构建上下文之外的文件
COPY /etc/hosts /tmp

执行命令 - RUN指令

执行任意shell命令，就需要RUN指令，Dockerfile里一条指令只能是一行，所以RUN指令每行末尾用\续行符，命令之间用&&连接，这样就能保证在逻辑上是一行，减少Layer。

RUN apt-get update \
    && apt-get install -y \
        build-essential \
        curl \
        make \
        unzip \
    && cd /tmp \
    && curl -fSL xxx.tar.gz -o xxx.tar.gz\
    && tar xzf xxx.tar.gz \
    && cd xxx \
    && ./config \
    && make \
    && make clean

这样写一是不美观，二是一旦写错每次调试都要重新构建很麻烦，可以采用一种变通的技巧：把这些shell命令集中到一个脚本文件中，用COPY命令复制进去，再用RUN来执行。

COPY setup.sh  /tmp/                # 拷贝脚本到/tmp目录

RUN cd /tmp && chmod +x setup.sh \  # 添加执行权限
    && ./setup.sh && rm setup.sh    # 运行脚本然后再删除

定义变量 - ARG与ENV指令

ARG和ENV都是定义变量，区别是ARG定义的变量只能在镜像构建过程中可见，ENV创建的变量不仅能在构建镜像过程中使用，也能在容器运行时以环境变量的形式被应用程序使用

开放端口 - EXPOSE指令

它用来声明容器对外服务的端口号，对基于Node.js、Tomcat、Nginx、Go等开发的微服务系统来说非常有用。

# 默认是TCP协议
EXPOSE 443
# 指定UDP协议
EXOPSE 53/udp

docker build是怎么工作的

排除文件 - .dockerignore

一个机制，docker是个客户端，真正的镜像构建工作是由Docker daemon来完成的，所以Docker会把构建上下文的目录打包上传，这样服务器才能获取本地文件。

如果构建上下文中一些文件不需要打包到镜像，docker也会全部打包上传，效率很低。

可以在构建上下文目录中创建一个.dockerignore文件，将那些不需要的文件写入

# docker ignore
*.swp
*.sh

指定文件

用-f来指定Dockerfile文件，如果不指定默认文件名为Dockerfile

docker build -f xxx

指定标签

用:分割名字和标签，如果不指定标签默认为latest

小结

1、容器镜像是由多个只读的Layer构成的，同一个Layer可以被不同的镜像共享，减少了存储和传输成本

2、Dockerfile中每个指令都会生成一个Layer

3、Dockerfile第一条指令必须是FROM

4、docker build使用-f来指定Dockerfile，不指定默认国为当前目录下的以Dockerfile为名的文件

5、尽量不要在构建上下文中存入多余的文件

6、尽量使用-t参数，为镜像起一个有意义的名字，方便管理