【docker】dockerfile构建镜像

一、Dockerfile概念

Dockerfile 是一个文本文件，文件中包含了一条条的指令（instruction），用于构建镜像。每一条指定构建一层镜像，因此每一条指令的内容，就是描述该层镜像应当如何构建。

• dockerfile是 自定义镜像 的一套规则
• dockerfile由多条指令构成，dockerfile的每一条指令都会对应于docker镜像中的每一层。

dockerfile的原理就是镜像分层

• Dockerfile中的每一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每一层，每一层都会有下几层的缓存）
• 当Dockerfile的指令修改了，复制的文件变化了，或构件镜像时指定的变量不同了，那么对应的镜像层缓存就会失效（因为后续的操作必然更改前面的镜像层）
• 某一层的镜像缓存失效了之后，它之后的镜像层缓存就都会失效（第一层不成功，那么第二层也会失效）
• 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。
  

二、Docker镜像的创建

创建镜像有三种办法

• 基于已有镜像创建
• 基于本地模板创建
• 基于Dockerfile创建

1、基于已有镜像创建

原理：将容器里面运行的程序及运行环境打包生成新的镜像

docker commit 【选项】 【容器id】 仓库名:标签
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常用选项

基于已有镜像创建案例

2、基于本地模板创建

原理：通过导入操作系统模板文件生成新的镜像

wget http://download.openvz.org/template/precreated/debian-7.0-x86-minimal.tar.gz
#使用wget命令导入为本地镜像

docker import debian-7.0-x86-minimal.tar.gz -- debian:v1
或
cat debian-7.0-x86-minimal.tar.gz |docker import - debian:v1
#生成镜像

docker images
#查看镜像

docker run -itd debian:v1 bash
#创建并启动容器
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3、基于dockerfile创建

• dockerfile是 一组指令 组成的文件
• dockerfile每行支持一条指令，每条指定可携带多个参数，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

3.1 dockerfile结构

• 基于镜像信息 （linux发行版：比如 centos 、ubuntu、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）

3.2 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，需要遵守严格的格式：

• 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

三 、镜像分层的原理

#Docker 镜像结构的分层
镜像不是一个单一的文件，而是有多层构成。容器其实是在镜像的最上面加了一层读写层，在运行容器里做的任何文件改动，都会写到这个读写层。如果删除了容器，也就删除了其最上面的读写层，文件改动也就丢失了。Docker使用存储驱动管理镜像每层内容及可读写层的容器层。

（1）Dockerfile 中的每个指令都会创建一个新的镜像层；
（2）镜像层将被缓存和复用；
（3）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，对应的镜像层缓存就会失效；
（4）某一层的镜像缓存失效，它之后的镜像层缓存都会失效；
（5）镜像层是不可变的，如果在某一层中添加一个文件，然后在下一层中删除它，则镜像中依然会包含该文件，只是这个文件在 Docker 容器中不可见了。

1、docker镜像分层（基于AUFS构建）

• docker镜像位于bootfs之上
• 每一层镜像的下一层为父镜像
• 第一层镜像称为base images（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（writeable）
• 容器层以下都是readonly

2、bootfs 内核空间

主要包含bootloader（引导程序）和kernel（内核）。

• bootloader主要引导加载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系统时一样的，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 ，此时内存的使用权由bootfs交给内核，此时系统也会卸载bootfs。
• 在linux操作系统中，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。

3、rootfs 内核空间

• bootfs之上（base images，例如centos、ubuntu）
• 包含的就是典型的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。

4、AUFS 与overlay/overlay2

AUFS是一种联合文件系统，它使用同一个linux host上的多个目录，逐个堆叠起来，对外呈现出一个统一的文件系统，AUFS使用该特性，实现了Docker镜像的分层。

• 而docker 使用了overlay/overlay2存储驱动来支持分层结构。
• overlayFS将单个linux主机上的两个目录合并成一个目录 ，这些目录被称为层，统一过程被称为联合挂载。

4.1 overlay结构

overlayfs在linux主机上只有两层，一个目录在下层，用来保存镜像，另一个目录在上层，用来存储容器信息。

rootfs    #基础镜像
lower     #下层信息（为镜像层，只读）
upper     #上层目录（容器信息，可写）
worker    #运行的工作目录（copy-on-write写时复制-->准备容器环境）
mergod    #视图层（容器视图）

#docker 镜像层次结构总结
1、base images :基础镜像
2、image :固化了一个标准运行环境，镜像本身的功能-封装一组功能性的文件，通过统一的方式，文件格式提供出来（只读）
3、container :容器层（读写）
4、docker-server 端
5、呈现给docker-client（视图）
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5、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、OberlayFS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。

从仓库下载时， 我们下看到的一层层的就是联合文件系统

6 、镜像加载原理

• 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，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.

• 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。

• 我们可以理解成一开始内核里什么都没有， ① 操作一个命令下载debian,这是就会在内核上面加一层基础镜像； ② 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。 ③ 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.

四、dockerfile操作指令

1、CMD和ENTRYPOINT介绍

要想了解cmd和entrypoint的区别，首先必须了解到exec模式和shell模式的区别

1.1 exec和shell模式的区别

exec模式： 容器加载时使用的启动的第一个任务进程

shell模式： 容器加载时第一个bash环境（/bin/bash、/bin/sh、/bin/init）

1.1.1 exec模式下传入命令

构建的镜像时传入CMD，启动容器时不传入CMD

cd /opt
mkdir test
#创建Dockerfile的工作目录

vim Dockerfile
FROM centos:7
CMD ["top"]
#编写Dockerfile文件

docker build -t centos:7 .
#基于dockerfile构建镜像

docker run -it --name test centos:7
#基于构建好的镜像启动容器

docker logs test
#查看执行的命令

docker exec test ps sux 
#传入ps aux 命令执行，查看结果

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启动时传入/bin/bash命令

docker run -itd --name test01 test centos:7 /bin/bash
#基于构建好的镜像启动容器，并且加上/bin/bash命令

docker exec test01 ps aux
#通过exec 传入命令查看执行效果
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1.1.2 使用exec模式无法输出环境变量

cd /opt/test
vim Dockerfile
FROM centos:7
CMD ["echo","$HOME"]
#编写新的dockerfile文件

echo $HOME
#有shell环境下输出的变量值

docker build -t centos:ydq .
#构建dockerfile镜像

docker images
#查看镜像

docker run -itd --name ydq centos:ydq 
#基于构建好镜像的启动容器

docker ps 
#查看运行的容器

docker logs ydq
#查看执行结果
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1.1.3 shell模式

vim Dockerfile
FROM centos:7
CMD ["sh","-c","echo $HOME"]
#编写一个dockerfile文件

docker build -t centos:ydq2
#基于文件编写centos:ydq2的镜像

docker images
#查看镜像

docker run -itd --name ydq3 centos:ydq2
#启动容器

docker logs ydq3
#查看输出日志
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1.2 小结

CMD和ENTRYPOINT的区别
简单回答

• 相同点： 都是容器环境启动时需要加载的命令
• 不同点： CMD不能传参，ENTRYPOINT可以传参

详细回答

不同点

• 如果ENTRYPOINT是使用shell模式，CMD指令会被忽略
• **如果ENTRYPOINT是使用exec模式，**CMD也会是exec模式，CMD指令的内容作为参数追加到ENTRYPOINT

五、案例实验

1、构建apache服务

mkdir /opt/apache
cd /opt/apache

vim Dockerfile

FROM centos:7
#基于的基础镜像

MAINTAINER this is apacher iamge <ydq>
#维护镜像的用户信息

RUN yum -y update
#在基于镜像（centos：7）上执行更新yum仓库

RUN yum -y install httpd 
#镜像操作指令安装apache软件

EXPOSE 80
#开启80端口

ADD index.html /var/www/html/index.html
#FUZHI Dockerfile所在目录下的index.html文件到容器中的/var/www/html目录下


//方法一:需要些脚本
ADD run.sh /run.sh
#复制Dockerfile文件所在目录下的run.sh文件到容器中的根目录下
RUN chmod +x /run.sh
#在基于镜像上为根目录下的run.sh文件到容器中的根目录
CMD ["/run.sh"]
#启动容器时运行容器根目录下的run.sh文件

//方法二:
ENTRYPOINT ["/usr/sbin/apachectl"]
CMD ["-D","FOREGROUND"]
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echo "this is ydq" > index.html
#指定页面内容

vim run.sh
#!/bin/bash
rm -rf /run/httpd/*   #删除原有的apache缓存
exec /usr/sbin/apachectl -D FOREGROUND   #开启apache服务，并开启守护进程
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docker build -t httpd:centos7 .
#在Dockerfile所在目录下构建新镜像 httpd:centos7

docker images
#查看镜像

docker run -d -p 1234:80 httpd:centos7
#后台运行容器，并暴露端口1234
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真机访问20.0.0.55:1234
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2、构建ssh镜像

mkdir /sshd
cd /sshd
vim Dockerfile
#编写dockerfile文件内容

FROM centos:7
#指定基础镜像

MAINTAINER ydq
#指定维护者信息

RUN yum -y update
RUN yum -y install openssh* net-tools lsof telnet passwd
#下载所需软件

RUN echo "123" |passwd --stdin root
#修改root密码

RUN sed -i 's/UsePAM yes/UsePAM no/g' /etc/ssh/sshd_config
#关闭pam认证模块

RUN ssh-keygen -t rsa -f /etc/ssh/ssh_host_rsa_key
#创建秘钥对方式，-t 指定秘钥方式，-f 指定验证文件

RUN sed -ir '/^session\s+required\s+pam_loginuid.so/ s/^/#/' /etc/pam.d/sshd
#响应修改PAM认证模块

RUN mkdir -p /root/.ssh && chown root.root /root && chmod 700 /root/.ssh
#修改root目录的文件

EXPOSE 22
#开放22端口

CMD ["/usr/sbin/sshd","-D"]
#容器加载时启动shhd，并开启守护进程
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docker build -t sshd:new .

docker images

docker run -d -P sshd:new 

docker ps -a

ssh docker -p 【端口】 或ssh 20.0.0.55:【端口】 或 127.0.0.1：【端口】

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存在的问题

3、升级ssh镜像，构建systemctl镜像

根据上面登录到sshd中，无法使用systemctl命令，所以此次将在上次创建好的镜像中作为基础镜像，再次构建新的镜像。

mkdir /systemctl 
cd /systemctl
vim Dockerfile
#新建目录，再创建Dockerfile文件

FROM sshd:new
#以上次sshd:new镜像为基础镜像

MAINTAINER ydq2
#设置维护人信息

ENV container docker
#设置变量，container值为docker

RUN (cd /lib/systemd/system/sysinit.target.wants/;for i in *;do [ $i == \systemd-temfiles-setup.service ] || rm -f $i;done ); \
rm -f /lib/systemd/system/multi-user.target.wants/*; \
rm -f /etc/systemd/system/*.wants/*; \
rm -f /lib/systemd/system/local-fs.target.wants/*; \
rm -f /lib/systemd/system/sockets.target.wants/*udev*; \
rm -f /lib/systemd/system/sockets.target.wants/initctl*; \
rm -f /lib/systemd/system/basic.target.wants/*; \
rm -f /lib/systemd/system/anaconda.target.wants/*;
#基础镜像上执行切换到/lib/systemd/system/sysinit.target.wants目录下，for循环遍历该目录下所有文件，如果文件名称不是systemd-tmpfiles-setup.service，则删除

VOLUME [ "/sys/fs/cgroup" ]
#创建一个数据卷，用于挂载宿主机的目录

CMD ["/usr/sbin/init"]
#启动容器时进行系统初始化
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docker build -t systemctl:sshd . 
docker images

docker run --privileged -it -v /sys/fs/cgroup:/sys/fs/cgroup:ro systemctl:sshd /sbin/init
#--privileged : 使containner内的root拥有真正的root权限，不进行降权处理，否则containner内的用户只是外部的一个普通用户
#-v :将宿主机和容器内的/sys/fs/cgroup共享
#ro :表示这个目录在宿主机为只读，不能修改 

-----以下再开个终端操作------------
docker ps 

docker exec -it 【容器ID】 /bin/bash
systemctl status sshd
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六、总结面试题

1、为什么docker的centos镜像只有200M多？

• 因为docker镜像只有rootfs和其它镜像层，共用宿主机的linux内核（bootfs），所以很小。
• **bootfs + rootfs ：**作用是 加载、引导内核程序 + 挂载使用linux操作系统 等等一些关键的目录文件
• 就是说bootfs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host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共用bootfs。

总的来说：就是dcoker的centos镜像中，内核是使用host主机的，系统才是自己的。

2、 LXC和容器是什么有关系？

• LXC是内核中容器技术/驱动，功能是候将资源容器化， 完成资源容器虚拟化的过程。
• 是早期docker的依赖组件，目前docker拥有自己的libcontainer库，可以实现容器虚拟的功能，对LXC依赖性大大降低。

3、dockerfile镜像分层的原理

用overlay2存储引擎的方式叠加上去，最上面的容器层是可读可写的，其它镜像是可读的，他们是共用的内核资源，共用的操作系统里所必须的引导程序，挂载，系统之间的文件，这些文件它和内核之间共享，所有它比实际的centos要小。

4、容器之间的相互通信的方式

docker 0 、 数据卷容器 、 --link 隧道 、 container 模式（直连接口，同一个network namespaces里，通过同一个网卡的方式，在同一个名称空间里 共有一个IP，通过localhost交互/自己的ip或端口交互）

5、你用过哪些dockerfile命令？

FROM: 指定系统

MAINTAINER :指定维护人信息

RUN ：运行命令

ENV ：指定环境变量

ADD ：复制文件

EXPOSE ：指定端口

CMD ：执行命令

USER : 运行容器的用户

6、你用dockerfile怎么创建一个镜像出来？

Dockerfile例主要包含信息有

①基础镜像

②镜像源信息

③镜像操作指令

④容器启动时执行的命令

大概步骤

先把所需要的安装包放在指定目录。

然后在该目录下创建一个Dockerfile文件，进行添加指令，首先是FROM 指定基础镜像。然后MAINTAINER设置维护人信息，然后使用RUN执行相关命令。EXPOSE 指定端口，最后执行CMD命令运行服务或脚本，如果运行脚本，需要在指定路径写上脚本，

最后执行docker build -t 进行构建镜像。

7、ADD和copy的区别？

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。

• 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（比较消耗资源）
• COPY指令和ADD指令的唯一区别 在于是否支持远程URL获取资源，COPY指令只能从执行docker build所在的主机上读取资源并复制到镜像中，而ADD指令还支持通过URL从远程服务器赌球资源并复制到镜像中。
• 满足同等功能的情况下，推荐使用COPY指令，ADD指定更擅长读取本地tar文件并解压缩。

总结：①copy更节省资源，②ADD可以将压缩文件解压后复制，③COPY只支持本机复制到镜像，ADD支持URL复制到镜像。④ADD会自动创建目标目录

8、CMD和ENTRYPOINT区别

1、相同点

都是容器启动时加载的命令，启动模式如下：

• exec：容器加载时使用的启动的第一个任务进程

• shell：容器加载时，使用的第一个bash（/bin/bash 、/bin/sh、/bin/init）

2、不同点

cmd是容器环境启动时默认加载的命令

entrypoint是容器环境启动时第一个加载的命令程序/脚本程序init。

• 如果entrypoint使用了shell模式，CMD指令会被忽略

• 如果entrypoint使用了exec模式。CMD指定的内容被追加为entrypoint指定命令的参数

• 如果entrypoint使用了exec模式，CMD也应该使用exec模式

9、如果存在多个CMD或多个ENTRYPOINT，有哪些是生效的？

• 如果存在多个CMD，只会有最后一个生效

• 如果存在多个ENTRYPOINT，只会是第一个生效