Dockerfile指令详解

Dockerfile 是一个文本文件,其内包含了一条条的指令(Instruction),每一条指令构建一层,因此每一条指令的内容,就是描述该层应当如何构建。

构建镜像

命令格式:

$ docker build [选项] <上下文路径/URL/->

示例:

# 构建一个名为 nginx:v3 的镜像
$ docker build -t nginx:v3 .

RUN 执行命令

1) shell格式:RUN <命令>,就像直接在命令行中输入的命令一样。刚才写的 Dockrfile 中的 RUN 指令就是这种格式。

RUN echo '<h1>Hello, Docker!</h1>' > /usr/share/nginx/html/index.html

2) exec格式:RUN [“可执行文件”, “参数1”, “参数2”],这更像是函数调用中的格式。

COPY 复制文件

格式:
1) COPY <源路径>... <目标路径>
2) COPY ["<源路径1>",... "<目标路径>"]
RUN 指令一样,也有两种格式,一种类似于命令行,一种类似于函数调用。
COPY 指令将从构建上下文目录中 <源路径> 的文件/目录复制到新的一层的镜像内的 <目标路径> 位置。比如:

COPY package.json /usr/src/app/

<源路径> 可以是多个,甚至可以是通配符,其通配符规则要满足 Go 的 filepath.Match 规则,如:

COPY hom* /mydir/
COPY hom?.txt /mydir/

<目标路径> 可以是容器内的绝对路径,也可以是相对于工作目录的相对路径(工作目录可以用 WORKDIR 指令来指定)。目标路径不需要事先创建,如果目录不存在会在复制文件前先行创建缺失目录。

此外,还需要注意一点,使用 COPY 指令,源文件的各种元数据都会保留。比如读、写、执行权限、文件变更时间等。这个特性对于镜像定制很有用。特别是构建相关文件都在使用 Git 进行管理的时候。

ADD更高级的复制文件

ADD 指令和 COPY 的格式和性质基本一致。但是在 COPY 基础上增加了一些功能。

比如 <源路径> 可以是一个 URL,这种情况下,Docker 引擎会试图去下载这个链接的文件放到 <目标路径> 去。下载后的文件权限自动设置为 600,如果这并不是想要的权限,那么还需要增加额外的一层 RUN 进行权限调整,另外,如果下载的是个压缩包,需要解压缩,也一样还需要额外的一层 RUN 指令进行解压缩。所以不如直接使用 RUN 指令,然后使用 wget 或者 curl 工具下载,处理权限、解压缩、然后清理无用文件更合理。因此,这个功能其实并不实用,而且不推荐使用。

如果 <源路径> 为一个 tar 压缩文件的话,压缩格式为 gzip, bzip2 以及 xz 的情况下,ADD 指令将会自动解压缩这个压缩文件到 <目标路径> 去。

在 Docker 官方的最佳实践文档中要求,尽可能的使用 COPY 。

因此在 COPY 和 ADD 指令中选择的时候,可以遵循这样的原则,所有的文件复制均使用 COPY 指令,仅在需要自动解压缩的场合使用 ADD

CMD 容器启动命令

CMD 指令的格式和 RUN 相似,也是两种格式:
1) shell 格式:CMD <命令>
2) exec 格式:CMD ["可执行文件", "参数1", "参数2"...]
3) 参数列表格式:CMD ["参数1", "参数2"...]。在指定了 ENTRYPOINT 指令后,用 CMD 指定具体的参数。

Docker 不是虚拟机,容器就是进程。既然是进程,那么在启动容器的时候,需要指定所运行的程序及参数。CMD 指令就是用于指定默认的容器主进程的启动命令的。

在运行时可以指定新的命令来替代镜像设置中的这个默认命令,比如,ubuntu 镜像默认的 CMD 是 /bin/bash,如果我们直接 docker run -it ubuntu 的话,会直接进入 bash。我们也可以在运行时指定运行别的命令,如 docker run -it ubuntu cat /etc/os-release。这就是用 cat /etc/os-release 命令替换了默认的 /bin/bash 命令了,输出了系统版本信息。

在指令格式上,一般推荐使用 exec 格式,这类格式在解析时会被解析为 JSON 数组,因此一定要使用双引号 “,而不要使用单引号。

ENTRYPOINT 入口点

ENTRYPOINT 的目的和 CMD 一样,都是在指定容器启动程序及参数。ENTRYPOINT 在运行时也可以替代,不过比 CMD 要略显繁琐,需要通过 docker run 的参数 –entrypoint 来指定。

当指定了 ENTRYPOINT 后,CMD 的含义就发生了改变,不再是直接的运行其命令,而是将 CMD 的内容作为参数传给 ENTRYPOINT 指令,换句话说实际执行时,将变为:

<ENTRYPOINT> "<CMD>"

1) 场景一:让镜像变成像命令一样使用

FROM ubuntu:16.04
RUN apt-get update \
    && apt-get install -y curl \
    && rm -rf /var/lib/apt/lists/*
ENTRYPOINT [ "curl", "-s", "http://ip.cn" ]
$ docker run myip -i

这是因为当存在 ENTRYPOINT 后,CMD 的内容将会作为参数传给 ENTRYPOINT,而这里 -i 就是新的 CMD,因此会作为参数传给 curl,从而达到了我们预期的效果。

2) 场景二:应用运行前的准备工作
可以写一个脚本,然后放入 ENTRYPOINT 中去执行,而这个脚本会将接到的参数(也就是 )作为命令,在脚本最后执行。比如官方镜像 redis 中就是这么做的:

FROM alpine:3.4
...
RUN addgroup -S redis && adduser -S -G redis redis
...
ENTRYPOINT ["docker-entrypoint.sh"]

EXPOSE 6379
CMD [ "redis-server" ]

可以看到其中为了 redis 服务创建了 redis 用户,并在最后指定了 ENTRYPOINT 为 docker-entrypoint.sh 脚本。

#!/bin/sh
...
# allow the container to be started with `--user`
if [ "$1" = 'redis-server' -a "$(id -u)" = '0' ]; then
    chown -R redis .
    exec su-exec redis "$0" "$@"
fi

exec "$@"

该脚本的内容就是根据 CMD 的内容来判断,如果是 redis-server 的话,则切换到 redis 用户身份启动服务器,否则依旧使用 root 身份执行。比如:

$ docker run -it redis id
uid=0(root) gid=0(root) groups=0(root)

ENV 设置环境变量

格式有两种:
1) ENV <key> <value>
2) ENV <key1>=<value1> <key2>=<value2>...

这个指令很简单,就是设置环境变量而已,无论是后面的其它指令,如 RUN,还是运行时的应用,都可以直接使用这里定义的环境变量。

ENV VERSION=1.0 DEBUG=on \
    NAME="Happy Feet"

这个例子中演示了如何换行,以及对含有空格的值用双引号括起来的办法,这和 Shell 下的行为是一致的。

定义了环境变量,那么在后续的指令中,就可以使用这个环境变量。比如在官方 node 镜像 Dockerfile 中,就有类似这样的代码:

ENV NODE_VERSION 7.2.0

RUN curl -SLO "https://nodejs.org/dist/v$NODE_VERSION/node-v$NODE_VERSION-linux-x64.tar.xz" \
  && curl -SLO "https://nodejs.org/dist/v$NODE_VERSION/SHASUMS256.txt.asc" \
  && gpg --batch --decrypt --output SHASUMS256.txt SHASUMS256.txt.asc \
  && grep " node-v$NODE_VERSION-linux-x64.tar.xz\$" SHASUMS256.txt | sha256sum -c - \
  && tar -xJf "node-v$NODE_VERSION-linux-x64.tar.xz" -C /usr/local --strip-components=1 \
  && rm "node-v$NODE_VERSION-linux-x64.tar.xz" SHASUMS256.txt.asc SHASUMS256.txt \
  && ln -s /usr/local/bin/node /usr/local/bin/nodejs

在这里先定义了环境变量 NODE_VERSION,其后的 RUN 这层里,多次使用 $NODE_VERSION 来进行操作定制。可以看到,将来升级镜像构建版本的时候,只需要更新 7.2.0 即可,Dockerfile 构建维护变得更轻松了。

下列指令可以支持环境变量展开: ADD、COPY、ENV、EXPOSE、LABEL、USER、WORKDIR、VOLUME、STOPSIGNAL、ONBUILD。

可以从这个指令列表里感觉到,环境变量可以使用的地方很多,很强大。通过环境变量,我们可以让一份 Dockerfile 制作更多的镜像,只需使用不同的环境变量即可。

ARG 构建参数

格式:ARG <参数名>[=<默认值>]

构建参数和 ENV 的效果一样,都是设置环境变量。所不同的是,ARG 所设置的构建环境的环境变量,在将来容器运行时是不会存在这些环境变量的。但是不要因此就使用 ARG 保存密码之类的信息,因为 docker history 还是可以看到所有值的。

Dockerfile 中的 ARG 指令是定义参数名称,以及定义其默认值。该默认值可以在构建命令 docker build 中用 –build-arg <参数名>=<值> 来覆盖。

在 1.13 之前的版本,要求 –build-arg 中的参数名,必须在 Dockerfile 中用 ARG 定义过了,换句话说,就是 –build-arg 指定的参数,必须在 Dockerfile 中使用了。如果对应参数没有被使用,则会报错退出构建。从 1.13 开始,这种严格的限制被放开,不再报错退出,而是显示警告信息,并继续构建。这对于使用 CI 系统,用同样的构建流程构建不同的 Dockerfile 的时候比较有帮助,避免构建命令必须根据每个 Dockerfile 的内容修改。

VOLUME 定义匿名卷

格式为:
1) VOLUME ["<路径1>", "<路径2>"...]
2) VOLUME <路径>

之前我们说过,容器运行时应该尽量保持容器存储层不发生写操作,对于数据库类需要保存动态数据的应用,其数据库文件应该保存于卷(volume)中,后面的章节我们会进一步介绍 Docker 卷的概念。为了防止运行时用户忘记将动态文件所保存目录挂载为卷,在 Dockerfile 中,我们可以事先指定某些目录挂载为匿名卷,这样在运行时如果用户不指定挂载,其应用也可以正常运行,不会向容器存储层写入大量数据。

VOLUME /data

这里的 /data 目录就会在运行时自动挂载为匿名卷,任何向 /data 中写入的信息都不会记录进容器存储层,从而保证了容器存储层的无状态化。当然,运行时可以覆盖这个挂载设置。比如:

$ docker run -d -v mydata:/data xxxx

在这行命令中,就使用了 mydata 这个命名卷挂载到了 /data 这个位置,替代了 Dockerfile 中定义的匿名卷的挂载配置。

EXPOSE 声明端口

格式为 EXPOSE <端口1> [<端口2>...]

EXPOSE 指令是声明运行时容器提供服务端口,这只是一个声明,在运行时并不会因为这个声明应用就会开启这个端口的服务。在 Dockerfile 中写入这样的声明有两个好处,一个是帮助镜像使用者理解这个镜像服务的守护端口,以方便配置映射;另一个用处则是在运行时使用随机端口映射时,也就是 docker run -P 时,会自动随机映射 EXPOSE 的端口。

此外,在早期 Docker 版本中还有一个特殊的用处。以前所有容器都运行于默认桥接网络中,因此所有容器互相之间都可以直接访问,这样存在一定的安全性问题。于是有了一个 Docker 引擎参数 –icc=false,当指定该参数后,容器间将默认无法互访,除非互相间使用了 –links 参数的容器才可以互通,并且只有镜像中 EXPOSE 所声明的端口才可以被访问。这个 –icc=false 的用法,在引入了 docker network 后已经基本不用了,通过自定义网络可以很轻松的实现容器间的互联与隔离。

要将 EXPOSE 和在运行时使用 -p <宿主端口>:<容器端口> 区分开来。-p,是映射宿主端口和容器端口,换句话说,就是将容器的对应端口服务公开给外界访问,而 EXPOSE 仅仅是声明容器打算使用什么端口而已,并不会自动在宿主进行端口映射。

WORKDIR 指定工作目录

格式为 WORKDIR <工作目录路径>。

使用 WORKDIR 指令可以来指定工作目录(或者称为当前目录),以后各层的当前目录就被改为指定的目录,如该目录不存在,WORKDIR 会帮你建立目录。

之前提到一些初学者常犯的错误是把 Dockerfile 等同于 Shell 脚本来书写,这种错误的理解还可能会导致出现下面这样的错误:

RUN cd /app
RUN echo "hello" > world.txt

如果将这个 Dockerfile 进行构建镜像运行后,会发现找不到 /app/world.txt 文件,或者其内容不是 hello。原因其实很简单,在 Shell 中,连续两行是同一个进程执行环境,因此前一个命令修改的内存状态,会直接影响后一个命令;而在 Dockerfile 中,这两行 RUN 命令的执行环境根本不同,是两个完全不同的容器。这就是对 Dokerfile 构建分层存储的概念不了解所导致的错误。

之前说过每一个 RUN 都是启动一个容器、执行命令、然后提交存储层文件变更。第一层 RUN cd /app 的执行仅仅是当前进程的工作目录变更,一个内存上的变化而已,其结果不会造成任何文件变更。而到第二层的时候,启动的是一个全新的容器,跟第一层的容器更完全没关系,自然不可能继承前一层构建过程中的内存变化。

因此如果需要改变以后各层的工作目录的位置,那么应该使用 WORKDIR 指令。

USER 指定当前用户

格式:USER <用户名>

USER 指令和 WORKDIR 相似,都是改变环境状态并影响以后的层。WORKDIR 是改变工作目录,USER 则是改变之后层的执行 RUN, CMD 以及 ENTRYPOINT 这类命令的身份。

当然,和 WORKDIR 一样,USER 只是帮助你切换到指定用户而已,这个用户必须是事先建立好的,否则无法切换。

RUN groupadd -r redis && useradd -r -g redis redis
USER redis
RUN [ "redis-server" ]

如果以 root 执行的脚本,在执行期间希望改变身份,比如希望以某个已经建立好的用户来运行某个服务进程,不要使用 su 或者 sudo,这些都需要比较麻烦的配置,而且在 TTY 缺失的环境下经常出错。建议使用 gosu,可以从其项目网站看到进一步的信息:https://github.com/tianon/gosu

# 建立 redis 用户,并使用 gosu 换另一个用户执行命令
RUN groupadd -r redis && useradd -r -g redis redis
# 下载 gosu
RUN wget -O /usr/local/bin/gosu "https://github.com/tianon/gosu/releases/download/1.7/gosu-amd64" \
    && chmod +x /usr/local/bin/gosu \
    && gosu nobody true
# 设置 CMD,并以另外的用户执行
CMD [ "exec", "gosu", "redis", "redis-server" ]

HEALTHCHECK 健康检查

格式:

1) HEALTHCHECK [选项] CMD <命令>:设置检查容器健康状况的命令
2) HEALTHCHECK NONE:如果基础镜像有健康检查指令,使用这行可以屏蔽掉其健康检查指令

HEALTHCHECK 指令是告诉 Docker 应该如何进行判断容器的状态是否正常,这是 Docker 1.12 引入的新指令。

在没有 HEALTHCHECK 指令前,Docker 引擎只可以通过容器内主进程是否退出来判断容器是否状态异常。很多情况下这没问题,但是如果程序进入死锁状态,或者死循环状态,应用进程并不退出,但是该容器已经无法提供服务了。在 1.12 以前,Docker 不会检测到容器的这种状态,从而不会重新调度,导致可能会有部分容器已经无法提供服务了却还在接受用户请求。

而自 1.12 之后,Docker 提供了 HEALTHCHECK 指令,通过该指令指定一行命令,用这行命令来判断容器主进程的服务状态是否还正常,从而比较真实的反应容器实际状态。

当在一个镜像指定了 HEALTHCHECK 指令后,用其启动容器,初始状态会为 starting,在 HEALTHCHECK 指令检查成功后变为 healthy,如果连续一定次数失败,则会变为 unhealthy。

HEALTHCHECK 支持下列选项:
1) --interval=<间隔>:两次健康检查的间隔,默认为 30 秒;
2) --timeout=<时长>:健康检查命令运行超时时间,如果超过这个时间,本次健康检查就被视为失败,默认 30 秒;
3)--retries=<次数>:当连续失败指定次数后,则将容器状态视为 unhealthy,默认 3 次。

和 CMD, ENTRYPOINT 一样,HEALTHCHECK 只可以出现一次,如果写了多个,只有最后一个生效。

在 HEALTHCHECK [选项] CMD 后面的命令,格式和 ENTRYPOINT 一样,分为 shell 格式,和 exec 格式。命令的返回值决定了该次健康检查的成功与否:0:成功;1:失败;2:保留,不要使用这个值。

假设我们有个镜像是个最简单的 Web 服务,我们希望增加健康检查来判断其 Web 服务是否在正常工作,我们可以用 curl 来帮助判断,其 Dockerfile 的 HEALTHCHECK 可以这么写:

FROM nginx
RUN apt-get update && apt-get install -y curl && rm -rf /var/lib/apt/lists/*
HEALTHCHECK --interval=5s --timeout=3s \
  CMD curl -fs http://localhost/ || exit 1

这里我们设置了每 5 秒检查一次(这里为了试验所以间隔非常短,实际应该相对较长),如果健康检查命令超过 3 秒没响应就视为失败,并且使用 curl -fs http://localhost/ || exit 1 作为健康检查命令。

使用 docker build 来构建这个镜像:

$ docker build -t myweb:v1 .

构建好了后,我们启动一个容器:

$ docker run -d --name web -p 80:80 myweb:v1

当运行该镜像后,可以通过 docker ps 看到最初的状态为 (health: starting):

$ docker ps
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND                  CREATED             STATUS                            PORTS               NAMES
03e28eb00bd0        myweb:v1            "nginx -g 'daemon off"   3 seconds ago       Up 2 seconds (health: starting)   80/tcp, 443/tcp     web

在等待几秒钟后,再次 docker ps,就会看到健康状态变化为了 (healthy):

$ docker ps
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND                  CREATED             STATUS                    PORTS               NAMES
03e28eb00bd0        myweb:v1            "nginx -g 'daemon off"   18 seconds ago      Up 16 seconds (healthy)   80/tcp, 443/tcp     web

如果健康检查连续失败超过了重试次数,状态就会变为 (unhealthy)。

为了帮助排障,健康检查命令的输出(包括 stdout 以及 stderr)都会被存储于健康状态里,可以用 docker inspect 来查看。

$ docker inspect --format '{{json .State.Health}}' web | python -m json.tool
{
    "FailingStreak": 0,
    "Log": [
        {
            "End": "2016-11-25T14:35:37.940957051Z",
            "ExitCode": 0,
            "Output": "<!DOCTYPE html>\n<html>\n<head>\n<title>Welcome to nginx!</title>\n<style>\n    body {\n        width: 35em;\n        margin: 0 auto;\n        font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif;\n    }\n</style>\n</head>\n<body>\n<h1>Welcome to nginx!</h1>\n<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and\nworking. Further configuration is required.</p>\n\n<p>For online documentation and support please refer to\n<a href=\"http://nginx.org/\">nginx.org</a>.<br/>\nCommercial support is available at\n<a href=\"http://nginx.com/\">nginx.com</a>.</p>\n\n<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>\n</body>\n</html>\n",
            "Start": "2016-11-25T14:35:37.780192565Z"
        }
    ],
    "Status": "healthy"
}

ONBUILD 为他人做嫁衣裳

格式:ONBUILD <其它指令>

ONBUILD 是一个特殊的指令,它后面跟的是其它指令,比如 RUN, COPY 等,而这些指令,在当前镜像构建时并不会被执行。只有当以当前镜像为基础镜像,去构建下一级镜像的时候才会被执行。

Dockerfile 中的其它指令都是为了定制当前镜像而准备的,唯有 ONBUILD 是为了帮助别人定制自己而准备的。

假设我们要制作 Node.js 所写的应用的镜像。我们都知道 Node.js 使用 npm 进行包管理,所有依赖、配置、启动信息等会放到 package.json 文件里。在拿到程序代码后,需要先进行 npm install 才可以获得所有需要的依赖。然后就可以通过 npm start 来启动应用。因此,一般来说会这样写 Dockerfile:

FROM node:slim
RUN "mkdir /app"
WORKDIR /app
COPY ./package.json /app
RUN [ "npm", "install" ]
COPY . /app/
CMD [ "npm", "start" ]

把这个 Dockerfile 放到 Node.js 项目的根目录,构建好镜像后,就可以直接拿来启动容器运行。但是如果我们还有第二个 Node.js 项目也差不多呢?好吧,那就再把这个 Dockerfile 复制到第二个项目里。那如果有第三个项目呢?再复制么?文件的副本越多,版本控制就越困难,让我们继续看这样的场景维护的问题。

如果第一个 Node.js 项目在开发过程中,发现这个 Dockerfile 里存在问题,比如敲错字了、或者需要安装额外的包,然后开发人员修复了这个 Dockerfile,再次构建,问题解决。第一个项目没问题了,但是第二个项目呢?虽然最初 Dockerfile 是复制、粘贴自第一个项目的,但是并不会因为第一个项目修复了他们的 Dockerfile,而第二个项目的 Dockerfile 就会被自动修复。

那么我们可不可以做一个基础镜像,然后各个项目使用这个基础镜像呢?这样基础镜像更新,各个项目不用同步 Dockerfile 的变化,重新构建后就继承了基础镜像的更新?好吧,可以,让我们看看这样的结果。那么上面的这个 Dockerfile 就会变为:

FROM node:slim
RUN "mkdir /app"
WORKDIR /app
CMD [ "npm", "start" ]

这里我们把项目相关的构建指令拿出来,放到子项目里去。假设这个基础镜像的名字为 my-node 的话,各个项目内的自己的 Dockerfile 就变为:

FROM my-node
COPY ./package.json /app
RUN [ "npm", "install" ]
COPY . /app/

基础镜像变化后,各个项目都用这个 Dockerfile 重新构建镜像,会继承基础镜像的更新。

那么,问题解决了么?没有。准确说,只解决了一半。如果这个 Dockerfile 里面有些东西需要调整呢?比如 npm install 都需要加一些参数,那怎么办?这一行 RUN 是不可能放入基础镜像的,因为涉及到了当前项目的 ./package.json,难道又要一个个修改么?所以说,这样制作基础镜像,只解决了原来的 Dockerfile 的前4条指令的变化问题,而后面三条指令的变化则完全没办法处理。

ONBUILD 可以解决这个问题。让我们用 ONBUILD 重新写一下基础镜像的 Dockerfile:

FROM node:slim
RUN "mkdir /app"
WORKDIR /app
ONBUILD COPY ./package.json /app
ONBUILD RUN [ "npm", "install" ]
ONBUILD COPY . /app/
CMD [ "npm", "start" ]

这次我们回到原始的 Dockerfile,但是这次将项目相关的指令加上 ONBUILD,这样在构建基础镜像的时候,这三行并不会被执行。然后各个项目的 Dockerfile 就变成了简单地:

FROM my-node

是的,只有这么一行。当在各个项目目录中,用这个只有一行的 Dockerfile 构建镜像时,之前基础镜像的那三行 ONBUILD 就会开始执行,成功的将当前项目的代码复制进镜像、并且针对本项目执行 npm install,生成应用镜像。

Reference

Docker–从入门到实践: https://yeasy.gitbooks.io/docker_practice/content/
Dockerfie 官方文档:https://docs.docker.com/engine/reference/builder/
Dockerfile 最佳实践文档:https://docs.docker.com/engine/userguide/eng-image/dockerfile_best-practices/


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文章标题:Dockerfile指令详解

文章字数:5,818

本文作者:叶落阁

发布时间:2017-05-22, 19:11:42

最后更新:2017-11-06, 10:20:12

原始链接:http://yelog.org/2017/05/22/Dockerfile/

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