【云原生】Docker如何构建镜像

前言

一、基于已有的镜像创建

步骤一：先基于现有的镜像创建一个容器，然后进入容器去完成修改

步骤二：将该容器作为一个模板提交创建为一个新的镜像

步骤三：基于新的镜像，docker run创建一个容器，进行测试

二、基于本地模板创建

第一种：从网上去下载

第二种：将运行中的容器导入为模板，然后再进行导入

三、基于Dockerfile创建

1.联合文件系统（UnionFS）

2.镜像加载原理

3.为什么Docker里的centos的大小才200M？

4.Dockerfile

5.Docker 镜像结构的分层

6.Dockerfile 操作常用的指令

7.如何使用Dockerfile构建镜像

四、Dockerfile 案例

案例：通过dockerfile构建nginx镜像

前言

创建镜像有三种方法

基于已有镜像创建
基于本地模板创建
基于Dockerfile创建

一、基于已有的镜像创建

步骤一：先基于现有的镜像创建一个容器，然后进入容器去完成修改

步骤二：将该容器作为一个模板提交创建为一个新的镜像

[root@localhost ~]#docker commit -m "new images from centos7" -a "lxy" 876465a574ac nginx:t1

#常用选项：
-m 说明信息；
-a 作者信息；
-p 生成过程中停止容器的运行。

步骤三：基于新的镜像，docker run创建一个容器，进行测试

二、基于本地模板创建

两种方式

方案一：从网上去下载

方案二：可以从一台主机上的容器进行导出为模板文件，然后迁移到另一台主机导入为镜像

第一种：从网上去下载

通过导入操作系统模板文件可以生成镜像，模板可以从 OPENVZ 开源项目下载，下载地址为http://openvz.org/Download/template/precreated

wget http://download.openvz.org/template/precreated/debian-7.0-x86-minimal.tar.gz

我是直接导入到系统中的

验证一下

第二种：将运行中的容器导入为模板，然后再进行导入

[root@localhost opt]#docker export -o t1.tar t1
[root@localhost opt]#ls
containerd  rh  t1.tar
[root@localhost opt]#docker import t1.tar nginx:sample

三、基于Dockerfile创建

1.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、OverlayFS 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。

我们下载的时候看到的一层层的就是联合文件系统。

2.镜像加载原理

Docker的镜像实际上由一层一层的文件系统组成，这种层级的文件系统就是UnionFS。

bootfs主要包含bootloader和kernel，bootloader主要是引导加载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了，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，操作一个命令下载debian，这时就会在内核上面加了一层基础镜像；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上面再叠加一层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。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。

3.为什么Docker里的centos的大小才200M？

因为对于精简的OS，rootfs可以很小，只需要包含最基本的命令、工具和程序库就可以了，因为底层直接用宿主机的kernel，自己只需要提供rootfs就可以了。由此可见对于不同的linux发行版，bootfs基本是一致的，rootfs会有差别，因此不同的发行版可以公用bootfs。

4.Dockerfile

Docker镜像是一个特殊的文件系统，除了提供容器运行时所需的程序、库、资源、配置等文件外，还包含了一些为运行时准备的一些配置参数（如匿名卷、环境变量、用户等）。镜像不包含任何动态数据，其内容在构建之后也不会被改变。

镜像的定制实际上就是定制每一层所添加的配置、文件。如果我们可以把每一层修改、安装、构建、操作的命令都写入一个脚本，用这个脚本来构建、定制镜像，那么镜像构建透明性的问题、体积的问题就都会解决。这个脚本就是 Dockerfile。

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。有了Dockerfile，当我们需要定制自己额外的需求时，只需在Dockerfile上添加或者修改指令，重新生成 image 即可，省去了敲命令的麻烦。

除了手动生成Docker镜像之外，可以使用Dockerfile自动生成镜像。Dockerfile是由多条的指令组成的文件，其中每条指令对应 Linux 中的一条命令，Docker 程序将读取Dockerfile 中的指令生成指定镜像。

Dockerfile结构大致分为四个部分：基础镜像信息、维护者信息、镜像操作指令和容器启动时执行指令。Dockerfile每行支持一条指令，每条指令可携带多个参数，支持使用以“#“号开头的注释。

5.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。

6.Dockerfile 操作常用的指令

（1）FROM 镜像
指定新镜像所基于的基础镜像，第一条指令必须为FROM 指令，每创建一个镜像就需要一条 FROM 指令

（2）MAINTAINER 名字
说明新镜像的维护人信息

（3）RUN 命令
在所基于的镜像上执行命令，并提交到新的镜像中 可以通过&& 或分号或 <<EOF EOF将多个linux命令合并在一起，一个RUN就是一层镜像，为了让镜像的体积变小，尽量使用少量RUN

（4）ENTRYPOINT ["要运行的程序", "参数 1", "参数 2"]
设定容器启动时第一个运行的命令及其参数。
可以通过使用命令docker run --entrypoint 来覆盖镜像中的ENTRYPOINT指令的内容。

（5）CMD ["要运行的程序", "参数1", "参数2"]
上面的是exec形式，shell形式：CMD 命令参数1 参数2
启动容器时默认执行的命令或者脚本，Dockerfile只能有一条CMD命令。如果指定多条命令，只执行最后一条命令。
如果在docker run时指定了命令或者镜像中有ENTRYPOINT，那么CMD就会被覆盖。
CMD 可以为 ENTRYPOINT 指令提供默认参数。

（6）EXPOSE 端口号
指定新镜像加载到 Docker 时要开启的端口

（7）ENV 环境变量变量值
设置一个环境变量的值，会被后面的 RUN 使用
linxu PATH=$PATH:/opt
ENV PATH $PATH:/opt
（8）ADD 源文件/目录目标文件/目录
将源文件复制到镜像中，源文件要与 Dockerfile 位于相同目录中，或者是一个 URL
有如下注意事项：
1、如果源路径是个文件，且目标路径是以 / 结尾，则docker会把目标路径当作一个目录，会把源文件拷贝到该目录下。
如果目标路径不存在，则会自动创建目标路径。

2、如果源路径是个文件，且目标路径是不以 / 结尾，则docker会把目标路径当作一个文件。
如果目标路径不存在，会以目标路径为名创建一个文件，内容同源文件；
如果目标文件是个存在的文件，会用源文件覆盖它，当然只是内容覆盖，文件名还是目标文件名。
如果目标文件实际是个存在的目录，则会源文件拷贝到该目录下。注意，这种情况下，最好显示的以 / 结尾，以避免混淆。

3、如果源路径是个目录，且目标路径不存在，则docker会自动以目标路径创建一个目录，把源路径目录下的文件拷贝进来。
如果目标路径是个已经存在的目录，则docker会把源路径目录下的文件拷贝到该目录下。

4、如果源文件是个归档文件（压缩文件），则docker会自动帮解压。
URL下载和解压特性不能一起使用。任何压缩文件通过URL拷贝，都不会自动解压。

（9）COPY 源文件/目录目标文件/目录
只复制本地主机上的文件/目录复制到目标地点，源文件/目录要与Dockerfile 在相同的目录中

ADD与COPY的区别
共同点：都可以实现宿主机的文件和目录传输到容器中
区别：ADD可以实现本地的压缩文件上传会自动解压；
      还支持通过URL来下载到容器
      但是URL下载与自动解压不兼容

（10）VOLUME [“目录”]
在容器中创建一个挂载点

匿名挂载卷
如果docker run 没有-v 创建数据卷 
那么这个命令选项生效，创建一个匿名数据卷
会默认将宿主机的/var/lib/docker/volume/容器id/ 目录 挂载到匿名卷中

（11）USER 用户名/UID
指定运行容器时的用户

（12）WORKDIR 路径
为后续的 RUN、CMD、ENTRYPOINT 指定工作目录

（13）ONBUILD 命令
指定所生成的镜像作为一个基础镜像时所要运行的命令。
当在一个Dockerfile文件中加上ONBUILD指令，该指令对利用该Dockerfile构建镜像（比如为A镜像）不会产生实质性影响。
但是当编写一个新的Dockerfile文件来基于A镜像构建一个镜像（比如为B镜像）时，这时构造A镜像的Dockerfile文件中的ONBUILD指令就生效了，在构建B镜像的过程中，首先会执行ONBUILD指令指定的指令，然后才会执行其它指令。

注：请各位自己在生产中如果有的是别的dockerfile 请自习阅读，否则后果自付

（14）HEALTHCHECK
健康检查

（15）ARG
ENV指定的变量的值会始终覆盖ARG指定的变量的值，无论顺序如何
env 变量a=10
arg 变量a

docker build --build--arg 变量a=xx

7.如何使用Dockerfile构建镜像

在编写 Dockerfile 时，有严格的格式需要遵循：
●第一行必须使用 FROM 指令指明所基于的镜像名称；（一定要from）
●之后使用 MAINTAINER 指令说明维护该镜像的用户信息；（可省略）
●然后是镜像操作相关指令，如 RUN 指令。每运行一条指令，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。

四、Dockerfile 案例

案例：通过dockerfile构建nginx镜像

FROM centos:7
MAINTAINER nginx on centos7 by lxy-20240125
ADD nginx-1.24.0.tar.gz /opt/
RUN yum -y install pcre-devel zlib-devel gcc gcc-c++ make && \
    useradd -M -s /sbin/nologin nginx && \
    cd /opt/nginx-1.24.0 && \
    ./configure --prefix=/usr/local/nginx --user=nginx --group=nginx --with-http_stub_status_module && \
    make && make install

ENV PATH=$PATH:/usr/local/nginx/sbin/
EXPOSE 80
CMD ["/usr/local/nginx/sbin/nginx", "-g", "daemon off;"]