第四节：docker镜像原理剖析和制作镜像两种方式 (通过容器和通过Dockerfile）

一. docker镜像原理剖析

灵魂三问：

1. docker 镜像的本质是什么？

2. docker中一个centos镜像大约200M左右，为什么一个centos系统的iso安装文件要好几个G？

3. docker中一个tomcat镜像大约500M左右，为什么一个tomcat安装包不足100M呢？

1. 操作系统扫盲

　操作系统由：进程调度子系统、进程通信子系统、内存管理子系统、设备管理子系统、文件管理子系统、网络通信子系统、作业控制子系统组成。

　 Linux的文件管理子系统由bootfs和rootfs组成。

(1). bootfs：包含bootloader（引导加载程序）和 kernel（内核）

(2). rootfs： root文件系统，包含的就是典型 Linux 系统中的/dev，/proc，/bin，/etc等标准目录和文件

PS: 不同的linux发行版，bootfs基本一样，而rootfs不同，如ubuntu，centos等

2. 镜像原理

(1). Docker镜像是由特殊的文件系统叠加而成，最底端是 bootfs，并使用宿主机的bootfs；第二层是 root文件系统rootfs，称为base image；然后再往上可以叠加其他的镜像文件。

(2). 统一文件系统（Union File System）技术能够将不同的层整合成一个文件系统，为这些层提供了一个统一的视角，这样就隐藏了多层的存在，在用户的角度看来，只存在一个文件系统。

(3). 一个镜像可以放在另一个镜像的上面。位于下面的镜像称为父镜像，最底部的镜像成为基础镜像。

(4). 当从一个镜像启动容器时，Docker会在最顶层加载一个读写文件系统作为容器。

3. 解答灵魂三问

(1). docker 镜像的本质是什么？

答：是一个分层的文件系统。

(2). docker中一个centos镜像大约200M左右，为什么一个centos系统的iso安装文件要好几个G？

答：centos的iso文件包括bootfs和rootfs，而docker的centos镜像复用操作系统的bootfs。

(3). docker中一个tomcat镜像大约500M左右，为什么一个tomcat安装包不足100M呢？

答：docker中的镜像是分层的，tomcat虽然只有70多M，但是它需要依赖父镜像和基础镜像，所有整个对外暴露的tomcat镜像大约500M左右。

二. 容器转为镜像

1. 容器变为镜像

(1). 指令

docker commit <containerId> 镜像名称:版本号

注：不加版本号的话，默认为latest

　　将容器制作为镜像，容器内挂载目录(数据卷)下的文件不会被包含！！！其它非挂在目录下的文件都会被一起打包转为容器。

(2). 案例

　在一个名为mycentoscon1的centos容器中的工作目录下，新建一个11.txt文件，然后把这个容器转为一个镜像，名为myowincentos1。

2. 如何移动迁移镜像

(1). 把镜像制成压缩包

指令：

docker save -o 压缩文件名称 镜像名称:版本号

(2). 再把压缩包转为镜像

指令：

docker load -i 压缩文件名称

三. 通过Dockerfile制作镜像

1. 制作镜像的指令

docker build -f dockerfile文件路径 -t 镜像名称:版本号 .

　(1). -f dockerfile文件路径： dockerfile文件可以自定义命名，比如：ypfdockerfile，只要指定路径即可。

　注：如果在当前目录下，且名字就叫 Dockerfile，可以省略【 -f dockerfile文件路径】即简版指令为【docker build -t 镜像名称:版本号 .】

　(2). 如果不指定版本号，默认为latest

　(3). 指令最后必须有： 1个空格+1个点

2. 什么是Dockerfile文件

Dockerfile 是一个文本文件，包含了一条条的指令，每一条指令构建一层，基于基础镜像，最终构建出一个新的镜像。他有以下作用

(1).对于开发人员：可以为开发团队提供一个完全一致的开发环境。

(2).对于测试人员：可以直接拿开发时所构建的镜像或者通过Dockerfile文件构建一个新的镜像开始工作了。

(3).对于运维人员：在部署时，可以实现应用的无缝移植。

一张图说明几个核心配置

分享几个Dockerfile案例：

A.自己制作一个nginx镜像

FROM centos:7.6
RUN yum -y install gcc make pcre-devel zlib-devel tar zlib
WORKDIR /nginx
COPY nginx-1.15.2.tar.gz /nginx
RUN tar -zxvf  nginx-1.15.2.tar.gz
RUN cd nginx-1.15.2 && ./configure && make && make install
EXPOSE 8080
COPY nginx.sh /nginx.sh
RUN chmod 755 /nginx.sh
CMD [“/nginx.sh”]

B.自己制作一个core webapi镜像

#1.依赖两个基础镜像
FROM mcr.microsoft.com/dotnet/core/aspnet:3.1-buster-slim 
FROM mcr.microsoft.com/dotnet/core/sdk:3.1-buster 

#2.制作人
MAINTAINER ypf <ypf@qq.com>

#3.指定程序运行的端口(也可以在项目中通过UseUrls指定, 或者发布容器的时候通过--env ASPNETCORE_URLS=xxx动态指定) 
ENV ASPNETCORE_URLS=http://*:9000

#4.容器对外暴露的端口
EXPOSE 9000

#5.指定默认工作目录
WORKDIR /userapi

#6. 将当前目录(Dockerfile文件下)的所有文件拷贝到镜像的userapi工作目录下
COPY . /userapi/

#7.启动容器的时候执行shell命令：dotnet webapi1.dll,即运行该项目
ENTRYPOINT ["dotnet", "webapi1.dll"]

C. 自定义一个centos镜像

#1.定义依赖镜像(宿主机中没有话则去下载)
FROM centos:7

#2.定义作者信息(可以不写)
MAINTAINER ypf <ypf@qq.com>

#3. 执行安装vim的命令(-y表示安装过程中不提示)
RUN yum install -y vim 

#4. 定义默认的工作目录
WORKDIR /ypfusr

#5 定义容器启动执行的命令
CMD /bin/bash

3. 剖析

(1). FROM

　定义构建新镜像所需依赖的父镜像(基础镜像)。

FROM centos:7.6

(2). MAINTAINER 或 LABEL

　定义镜像的作者。

MAINTAINER ypf <ypf@qq.com>
# 或者用 LABEL （推荐）
LABEL maintainer="ypf"

(3) .ENV

　设置环境变量

# 设置asp.net项目启动端口为8000(程序中不设置的情况下用)
ENV ASPNETCORE_URLS=http://*:8000 
# 设置Java环境
ENV JAVA_HOME /usr/local/jdk1.11.0
# 设置mysql的密码
ENV MYSQL_ROOT_PASSWORD 123456

(4). EXPOSE

　声明容器运行的端口。

PS：在通过docker run 指令构建容器的要通过-p 将宿主机的端口和容器端口进行映射。

(5). RUN

　指定构建镜像所需要运行的shell命令

#解压并安装
RUN tar -zxvf  nginx-1.15.2.tar.gz
RUN cd nginx-1.15.2 && ./configure && make && make install
# 安装vim
RUN yum install -y vim

(6). WORKDIR

　指定工作目录，发布成容器时，默认进入的就是这里指定目录。

#定义默认的工作目录
WORKDIR /ypfusr

(7). VOLUME

　指定生成容器时挂载宿主机的目录

VOLUME ["/var/lib/mysql"]

注：基本上不在Dockerfile文件中使用，而是在构建容器的时候通过 -v 指令来设置。

(8) . ADD

　拷贝文件或目录到镜像中 (此处要测试一下，如果镜像中的目录不存在是否会自动创建？？？)

#将当前目录中xx1.tar.gz 复制到镜像中的/home/test文件夹下，并自动解压
ADD xx1.tar.gz /home/test
#下载xx2到镜像中的/home/test文件夹中
ADD https://xxx.com/xx2.tar.gz /home/test
#将当前目录下的start.sh 复制到镜像中的目录中
ADD ./start.sh  /start.sh

PS：当拷贝的是压缩包或者URL的时候，会自动解压或自动下载。

(9). COPY

　拷贝文件或目录到镜像中，同ADD，但不支持自动下载和解压。

# 将当前目录下的start.sh 复制到镜像中的目录中

COPY ./start.sh /start.sh

注：ADD和COPY的共同特点是只能复制Dockerfile所在目录下的文件，如果目标镜像中的路径不存在，会自动创建。

(10). CMD

　启动容器时执行的shell命令。

# 启动容器时候下面指令效果等效：
# ENTRYPOINT ["dotnet", "webapi1.dll"]
# ENTRYPOINT dotnet webapi1.dll
# CMD ["dotnet", "webapi1.dll"]
# CMD dotnet webapi1.dll

(11). ENTRYPOINT

　启动容器时执行的shell命令。同CMD类似，只是由ENTRYPOINT启动的程序不会被docker run命令行指定的参数所覆盖，而且，这些命令行参数会被当作参数传递给ENTRYPOINT指定的程序。

# 启动容器时候下面指令效果等效：
# ENTRYPOINT ["dotnet", "webapi1.dll"]
# ENTRYPOINT dotnet webapi1.dll
# CMD ["dotnet", "webapi1.dll"]
# CMD dotnet webapi1.dll

注：如果存在多个ENTRYPOINT，仅最有一个生效。

(12). HEALTHCHECK

　健康检查

HEALTHCHECK --interval=5m --timeout=3s --retries=3 
CMD curl -f http:/xxxx/ || exit 1

参数说明：

--interval=DURATION (default: 30s)：每隔多长时间探测一次，默认30秒

-- timeout= DURATION (default: 30s)：服务响应超时时长，默认30秒

-- start-period= DURATION (default: 0s)：服务启动多久后开始探测，默认0秒

-- retries=N (default: 3)：认为检测失败几次为宕机，默认3次

一些返回值的说明：

　 0：容器成功是健康的，随时可以使用

　1：不健康的容器无法正常工作

　2：保留不使用此退出代码

(13). USER

　为RUN、CMD、ENTRYPOINT执行shell命令指定用户

USER <user>[:<usergroup>]
USER <UID>[:<UID>]
USER ypf

(14). ARG

　构建参数，与 ENV 作用一至。不过作用域不一样。ARG 设置的环境变量仅对 Dockerfile 内有效，也就是说只有 docker build 的过程中有效，构建好的镜像内不存在此环境变量。

　构建命令 docker build 中可以用 --build-arg <参数名>=<值> 来覆盖。

格式：ARG <参数名>[=<默认值>]

#Dockerfile文件中
ARG user=ypf
#构建镜像的时候覆盖
docker build --build-arg user=lmr webapi1 .

作者 : Yaopengfei(姚鹏飞)
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第四节：docker镜像原理剖析和制作镜像两种方式 (通过容器 和 通过Dockerfile）

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