【云原生】Docker如何构建镜像

本文介绍: 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。

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？

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;"]