docker2-映象原理及建立新的映象

tensor_zhang發表於2021-06-27
Docker

1，映象是什麼

映象是一種輕量級、可執行的獨立軟體包，用來打包軟體執行環境和基於執行環境開發的軟體，它包含執行某個軟體所需的所有內容，包括程式碼、執行時、庫、環境變數和配置檔案

在docker中所有應用直接打包為映象，下載下來就可以直接執行。

2，如何獲取映象

  • 從遠端倉庫下載
  • 拷貝
  • 自己製作映象DockerFile

3，Docker映象基本概念

3.1，UnionFS（聯合檔案系統）（Docker映象分層）

一種分層、輕量級並且高效能的檔案系統，支援對檔案系統的修改作為提交併一層層疊加，同時可以將不同目錄掛載到同一虛擬檔案系統下（unite several directories into a single virtual filesystem）。Union檔案系統是Docker映象的基礎，映象可以通過分層進行繼承，基於基礎映象（無父映象），可以製作各種具體的應用映象。

特性：一次同時載入多個檔案系統，但從外面看來，只能看到一個檔案系統；聯合載入會把各層檔案系統疊加起來，這樣最終的檔案系統會包含所有底層的檔案和目錄。

docker分層系統0 docker分層系統1 docker分層系統2

3.2，Docker映象底層

在Docker映象的最底層是bootfs（boot file system，主要包含bootloader和kernel，bootloader主要引導載入kernel，linux剛啟動時就會載入bootfs檔案系統），在bootfs載入完成之後整個核心就在記憶體中了，記憶體的使用權已由bootfs轉交給核心，此時系統會解除安裝bootfs。

roofts（root file system/Base Image），在bootfs之上，包含的就是典型linux系統中的/dev, /proc, /bin, /etc等標準檔案和目錄。rootfs就是各種不同的作業系統的發性版，比如ubuntu、centos等。

3.3，為什麼Docker映象可以很小？

對於一個精簡的docker，rootfs可以很小，只需要包含最基本的命令、工具和程式庫即可。底層會直接使用宿主機（host）的kernel，映象只需要提供rootfs，因此可以很小。由此也可看出，不同的linux發行版，bootfs基本是一致的，只是rootfs會有差別，不同的發行版可以公用bootfs。

4，Docker映象啟動過程

Docker映象都是隻讀的，當容器啟動時，一個新的可讀寫層被載入到映象的頂層。新增層就是所謂的容器層，容器層之下的都是映象層。所有的更改都在容器層中，映象層不發生改變。

1、檢測本地是否存在指定的映象，不存在就從公有倉庫下載

2、利用映象建立並啟動一個容器

3、分配一個檔案系統，並在只讀的映象層外面掛載一層可讀寫層

4、從宿主主機配置的網橋介面中橋接一個虛擬介面到容器中去

5、從地址池配置一個IP地址給容器

6、執行使用者指定的應用程式

7、執行完畢後終止容器

5，提交容器建立新的映象

容器內做了修改後想要儲存為新的映象：

docker commit -m='提交的容器資訊' -a='作者' 容器id 目標映象名：tag		#git本地類似

6，Dockerfile建立新的映象

Dockerfile就是用來構建docker映象的構建檔案，是一種命令指令碼，通過此指令碼可以生成映象。

映象是分層的，Dockerfile中的每一個命令就是一層。

docker build -f ~(dockerfile) -t ~(image名稱):tag .

'''一個例子'''

'''=======================建立dockerfile檔案（名字也可隨意取）並輸入以下內容======================='''
from centos

CMD echo '-----end-----'
CMD /bin/bash

'''=======================docker build構建映象======================='''
docker build -f dockerfile -t zhang/centos:01 .

一個問題

'''=======================建立dockerfile檔案（名字也可隨意取）並輸入以下內容======================='''
from centos

VOLUME ['volume10', 'volume11']

CMD echo '-----end-----'
CMD /bin/bash

生成後run的時候會報錯
[root@VM-0-11-centos docker-test-volum]# docker: Error response from daemon: OCI runtime create failed: invalid mount {Destination:[volume10, Type:bind Source:/var/lib/docker/volumes/7e8b5576dee6ad0d84ab31848f12b859b6ed4e05408492477308479dcbea20c4/_data Options:[rbind]}: mount destination [volume10, not absolute: unknown.

=============================================解答===========================================
=====第一次嘗試=====
通過dockerfile的 VOLUME 指令可以在映象中建立掛載點，這樣只要通過該映象建立的容器都有了掛載點。
還有一個區別是，通過 VOLUME 指令建立的掛載點，無法指定主機上對應的目錄，是自動生成的。

VOLUME ['volume10', 'volume11']	這一句的目的是在生成映象的同時，在映象中建立'volume01', 'volume02'並自動匿名掛載，這裡說不是絕對路徑不對，但是改為VOLUME ['/volume10', '/volume11']還是報錯
[root@VM-0-11-centos docker-test-volum]# docker run -it zhang/centos
docker: Error response from daemon: OCI runtime create failed: invalid mount {Destination:[/volume10, Type:bind Source:/var/lib/docker/volumes/fa8716e8e78b1a9af0cfd75ac9476b6fcbecf7178b34d29d390c6ab29f19cfaf/_data Options:[rbind]}: mount destination [/volume10, not absolute: unknown.

7，dockerfile詳解

7.1，使用dockerfile建立映象的步驟：

  1. 編寫一個dockerfile檔案（構建檔案，定義了一切的步驟，原始碼）
  2. docker build構建成為一個映象（通過dockerfile構建生成的映象，最終釋出和執行的產品）
  3. docker run執行映象（容器，映象執行起來提供服務）
  4. docker push釋出映象（釋出到DockerHub或者其他第三方映象倉庫）

7.2，一個dockerhub官方的例子，點到版本號上會發現跳轉到github

docker分層系統2 docker分層系統2

很多官方映象都是基礎包，很多功能都沒有，通常需要搭建自己的映象。

7.3，dockerfile的一些基本概念

  • Dockerfile由多條指令組成，每條指令在編譯映象時完成某些功能

  • 每條指令由指令+引數組成，以逗號分隔

  • 指令使用大寫字母，引數使用小寫字母，#表示註釋

  • 指令從上到下執行，每一條指令都會建立提交一個新的映象層(bootfs, rootfs(基礎映象centos/tomcat), image(jdk/tomcat...), image)，在run的時候在映象的頂層增加可寫容器層(container)形成容器進行執行

    docker分層系統2

7.4，dockerfile常用指令

FROM										#基礎映象指令，一切由此開始構建（BASE IMAGE，如：centos）
MAINTAINER									#映象是誰寫的，姓名+郵箱
RUN											#映象構建時需要執行的命令
ADD											#新增內容（IMAGE，如：emacs，apache，tomcat等）
COPY										#類似ADD，將檔案拷貝到映象中
WORKDIR										#映象的工作目錄（進入映象所在的目錄，預設是根目錄/）
VOLUME										#掛載的目錄
EXPOSE										#指定暴露埠
CMD											#指定容器啟動時要執行的命令（如：CMD echo），只有最後一個生效
ENTRYPOINT									#指定容器啟動時要執行的命令，可追加命令（追加命令是直接追加到其後的）
ONBUILD										#當構建一個被繼承 dockerfile，會執行ONBUILD，觸發指令
ENV											#構建時設定環境變數（構建一個鍵值對，常量）

7.5，一些例子（可以如7.2所述，看看別人是怎麼寫的）

DockerHub中99%的映象都是從FROM scratch開始的，scratch是一個空映象，只能用於構建其他映象。

'''例子一，為官方的centos映象加入vim以及ifconfig命令'''
===========dockerfile檔案
FROM centos
MAINTAINER zhang<15009202810@163.com>

ENV MYPATH /usr/local
WORKDIR $MYPATH

RUN yum -y install vim
RUN yum -y install net-tools

EXPOSE 80

CMD echo $MYPATH
CMD echo '----end----'
CMD /bin/bash

===========生成映象
docker build -f mydockerfile-centos -t zhang:centos:02 .

===========生成的映象
zhang/centos          02        f86b612c2f9e   4 hours ago      295MB

===========執行
root@VM-0-11-centos dockerfile]# docker run -it f86b612c2f9e
[root@03a66e354d06 local]# pwd
/usr/local
[root@03a66e354d06 local]# ifconfig
eth0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 172.17.0.6  netmask 255.255.0.0  broadcast 172.17.255.255
        ether 02:42:ac:11:00:06  txqueuelen 0  (Ethernet)
        RX packets 7  bytes 586 (586.0 B)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 0  bytes 0 (0.0 B)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

lo: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING>  mtu 65536
        inet 127.0.0.1  netmask 255.0.0.0
        loop  txqueuelen 1000  (Local Loopback)
        RX packets 0  bytes 0 (0.0 B)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 0  bytes 0 (0.0 B)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

[root@03a66e354d06 local]# vim

c;?;?
~                                                                                                         ~                                                                               

'''例子二，CMD和ENTRYPOINT的區別'''
'''CMD V1'''
===========dockerfile檔案
FROM centos
CMD ["ls","-a"]

===========生成映象
docker build -f dockerfile-cmd-test -t cmd-test:01 .

===========生成的映象
REPOSITORY            TAG       IMAGE ID       CREATED         SIZE
cmd-test              01        09620dfdb9ab   3 seconds ago   209MB

===========執行
docker run 09620dfdb9ab						#可以執行
docker run 09620dfdb9ab -l					#報錯（不追加，相當於執行-l）
docker run 09620dfdb9ab ls -l				#可以執行（CMD最後一個生效，相當於執行ls -l）

'''ENTRYPOINT V1'''
===========dockerfile檔案
FROM centos
ENTRYPOINT ["ls","-a"]

===========生成映象
docker build -f dockerfile-entropy-test -t entrypoint-test .

===========生成的映象
REPOSITORY            TAG       IMAGE ID       CREATED              SIZE
entrypoint-test       latest    51d3b39d0e6a   About a minute ago   209MB

===========執行
docker run 09620dfdb9ab						#可以執行
docker run 09620dfdb9ab -l					#可以執行（追加，相當於執行ls -a -l）
docker run 09620dfdb9ab ls -l				#報錯（相當於執行ls -a ls -l）

'''例子三，製作tomcat映象'''
需要準備：tomcat壓縮包，jdk壓縮包

7.6，dockerfile命令彙總，詳解，分類及建議

參看：

Docker實戰-編寫Dockerfile

docker之Dockerfile實踐

必看的dockerfile禁忌與建議！

Dockerfile構建映象

命令詳解
===========================================================================================================
指令：FROM 
功能描述：設定基礎映象，一切由此開始構建
語法：FROM < image>[:< tag> | @< digest>] 
提示：映象都是從一個基礎映象（作業系統或其他映象）生成，可以在一個Dockerfile中新增多條FROM指令
注意：如果忽略tag選項，會使用latest映象
===========================================================================================================
指令：MAINTAINER 
功能描述：設定映象作者 
語法：MAINTAINER < name>
============================================================================================================
指令：RUN 
功能描述： 
語法：RUN < command> 
          RUN [“executable”,”param1”,”param2”] 
提示：RUN指令會生成容器，在容器中執行指令碼，容器使用當前映象，指令碼指令完成後，Docker Daemon會將該容器提交為一箇中間映象，供後面的指令使用 
補充：RUN指令第一種方式為shell方式，使用/bin/sh -c < command>執行指令碼，可以在其中使用\將指令碼分為多行 
          RUN指令第二種方式為exec方式，映象中沒有/bin/sh或者要使用其他shell時使用該方式，其不會呼叫shell命令 
例子：RUN source $HOME/.bashrc;\ 
          echo $HOME

          RUN [“/bin/bash”,”-c”,”echo hello”]

          RUN [“sh”,”-c”,”echo”,”$HOME”] 使用第二種方式呼叫shell讀取環境變數
============================================================================================================
指令：CMD 
功能描述：設定容器的啟動命令 
語法：CMD [“executable”,”param1”,”param2”] 
          CMD [“param1”,”param2”] 
          CMD < command> 
提示：CMD第一種、第三種方式和RUN類似，第二種方式為ENTRYPOINT引數方式，為entrypoint提供引數列表 
注意：Dockerfile中只能有一條CMD命令，如果寫了多條則最後一條生效
============================================================================================================
指令：LABEL 
功能描述：設定映象的標籤 
延伸：映象標籤可以通過docker inspect檢視 
格式：LABEL < key>=< value> < key>=< value> … 
提示：不同標籤之間通過空格隔開 
注意：每條指令都會生成一個映象層，Docker中映象最多隻能有127層，如果超出Docker Daemon就會報錯，如LABEL ..=.. <假裝這裡有個換行> LABEL ..=..合在一起用空格分隔就可以減少映象層數量，同樣，可以使用連線符\將指令碼分為多行 
          映象會繼承基礎映象中的標籤，如果存在同名標籤則會覆蓋
============================================================================================================
指令：EXPOSE 
功能描述：設定映象暴露埠，記錄容器啟動時監聽哪些埠 
語法：EXPOSE < port> < port> … 
延伸：映象暴露埠可以通過docker inspect檢視 
提示：容器啟動時，Docker Daemon會掃描映象中暴露的埠，如果加入-P引數，Docker Daemon會把映象中所有暴露埠匯出，併為每個暴露埠分配一個隨機的主機埠（暴露埠是容器監聽埠，主機埠為外部訪問容器的埠） 
注意：EXPOSE只設定暴露埠並不匯出埠，只有啟動容器時使用-P/-p才匯出埠，這個時候才能通過外部訪問容器提供的服務
============================================================================================================
指令：ENV 
功能描述：設定映象中的環境變數 
語法：ENV < key>=< value>…|< key> < value> 
注意：環境變數在整個編譯週期都有效，第一種方式可設定多個環境變數，第二種方式只設定一個環境變數 
提示：通過${變數名}或者 $變數名使用變數，使用方式${變數名}時可以用${變數名:-default} ${變數名:+cover}設定預設值或者覆蓋值 
          ENV設定的變數值在整個編譯過程中總是保持不變的
============================================================================================================
指令：ADD 
功能描述：複製檔案到映象中 
語法：ADD < src>… < dest>|[“< src>”,… “< dest>”] 
注意：當路徑中有空格時，需要使用第二種方式 
          當src為檔案或目錄時，Docker Daemon會從編譯目錄尋找這些檔案或目錄，而dest為映象中的絕對路徑或者相對於WORKDIR的路徑 
提示：src為目錄時，複製目錄中所有內容，包括檔案系統的後設資料，但不包括目錄本身 
          src為壓縮檔案，並且壓縮方式為gzip,bzip2或xz時，指令會將其解壓為目錄 
          如果src為檔案，則複製檔案和後設資料 
          如果dest不存在，指令會自動建立dest和缺失的上級目錄
============================================================================================================
指令：COPY 
功能描述：複製檔案到映象中 
語法：COPY < src>… < dest>|[“< src>”,… “< dest>”] 
提示：指令邏輯和ADD十分相似，同樣Docker Daemon會從編譯目錄尋找檔案或目錄，dest為映象中的絕對路徑或者相對於WORKDIR的路徑
============================================================================================================
指令：ENTRYPOINT 
功能描述：設定容器的入口程式 
語法：ENTRYPOINT [“executable”,”param1”,”param2”] 
          ENTRYPOINT command param1 param2（shell方式） 
提示：入口程式是容器啟動時執行的程式，docker run中最後的命令將作為引數傳遞給入口程式 
          入口程式有兩種格式：exec、shell，其中shell使用/bin/sh -c執行入口程式，此時入口程式不能接收訊號量 
          當Dockerfile有多條ENTRYPOINT時只有最後的ENTRYPOINT指令生效 
          如果使用指令碼作為入口程式，需要保證指令碼的最後一個程式能夠接收訊號量，可以在指令碼最後使用exec或gosu啟動傳入指令碼的命令 
注意：通過shell方式啟動入口程式時，會忽略CMD指令和docker run中的引數 
          為了保證容器能夠接受docker stop傳送的訊號量，需要通過exec啟動程式；如果沒有加入exec命令，則在啟動容器時容器會出現兩個程式，並且使用docker stop命令容器無法正常退出（無法接受SIGTERM訊號），超時後docker stop傳送SIGKILL，強制停止容器 
例子：FROM ubuntu <換行> ENTRYPOINT exec top -b
============================================================================================================
指令：VOLUME 
功能描述：設定容器的掛載點 
語法：VOLUME [“/data”] 
          VOLUME /data1 /data2 
提示：啟動容器時，Docker Daemon會新建掛載點，並用映象中的資料初始化掛載點，可以將主機目錄或資料卷容器掛載到這些掛載點
============================================================================================================
指令：USER 
功能描述：設定RUN CMD ENTRYPOINT的使用者名稱或UID 
語法：USER < name>
============================================================================================================
指令：WORKDIR 
功能描述：設定RUN CMD ENTRYPOINT ADD COPY指令的工作目錄 
語法：WORKDIR < Path> 
提示：如果工作目錄不存在，則Docker Daemon會自動建立 
          Dockerfile中多個地方都可以呼叫WORKDIR，如果後面跟的是相對位置，則會跟在上條WORKDIR指定路徑後（如WORKDIR /A   WORKDIR B   WORKDIR C，最終路徑為/A/B/C）
============================================================================================================
指令：ARG 
功能描述：設定編譯變數 
語法：ARG < name>[=< defaultValue>] 
注意：ARG從定義它的地方開始生效而不是呼叫的地方，在ARG之前呼叫編譯變數總為空，在編譯映象時，可以通過docker build –build-arg < var>=< value>設定變數，如果var沒有通過ARG定義則Daemon會報錯 
          可以使用ENV或ARG設定RUN使用的變數，如果同名則ENV定義的值會覆蓋ARG定義的值，與ENV不同，ARG的變數值在編譯過程中是可變的，會對比使用編譯快取造成影響（ARG值不同則編譯過程也不同） 
例子：ARG CONT_IMAG_VER <換行> RUN echo $CONT_IMG_VER 
          ARG CONT_IMAG_VER <換行> RUN echo hello 
          當編譯時給ARG變數賦值hello，則兩個Dockerfile可以使用相同的中間映象，如果不為hello，則不能使用同一個中間映象
============================================================================================================
指令：ONBUILD 
功能描述：設定自徑想的編譯鉤子指令 
語法：ONBUILD [INSTRUCTION] 
提示：從該映象生成子映象，在子映象的編譯過程中，首先會執行父映象中的ONBUILD指令，所有編譯指令都可以成為鉤子指令

ONBUILD流程
1，編譯時，讀取所有ONBUILD映象並記錄下來，在當前編譯過程中不執行指令
2，生成映象時將所有ONBUILD指令記錄在映象的配置檔案OnBuild關鍵字中
3，子映象在執行FROM指令時會讀取基礎映象中的ONBUILD指令並順序執行，如果執行過程中失敗則編譯中斷；當所有ONBUILD執行成功後開始執行子映象中的指令
4，子映象不會繼承基礎映象中的ONBUILD指令
============================================================================================================
指令：STOPSIGNAL 
功能描述：設定容器退出時，Docker Daemon向容器傳送的訊號量 
語法：STOPSIGNAL signal 
提示：訊號量可以是數字或者訊號量的名字，如9或者SIGKILL，訊號量的數字說明在Linux系統管理（https://blog.csdn.net/qq_29999343/article/details/78166574）中有簡單介紹

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