Docker - Dockerfile

Dockerfile是一个文本文件，其中包含创建镜像所需的所有指令。文件的第一个条目指定基础镜像，这是一个预先制作的镜像，包含应用程序所需的所有依赖项。然后，您可以向Dockerfile发送命令来安装附加软件、复制文件或运行脚本。结果是一个Docker镜像：一个自包含的可执行文件，包含运行应用程序所需的所有信息。

Dockerfile是创建和部署应用程序的一种有效方法。它们有助于以一致且可重复的方式更轻松地创建环境。Dockerfile还可以自动化部署过程。

Dockerfile用于创建根据特定需求单独准备的新自定义镜像。例如，Docker镜像可以包含特定版本的Web服务器或数据库服务器。

Dockerfile中使用的重要指令

Dockerfile是一个文本文件，其中包含构建Docker镜像的所有不同步骤和指令。Dockerfile中描述的主要元素是基础镜像、所需的依赖项以及在容器中执行应用程序部署的命令。

Dockerfile的基本指令如下所示：

FROM

此指令设置将构建新镜像的基础镜像。它通常是Dockerfile中的第一条指令。

FROM ubuntu:22

RUN

这将是一条指令，将在构建过程中执行以在容器内运行命令。它通常可用于安装应用程序、更新库或执行常规设置。

RUN apt-get update && apt-get install -y python3

COPY

此指令将文件和目录从主机复制到容器镜像中。

COPY ./app /app

ADD

类似于COPY，但功能更高级，例如它可以自动解压缩存档并从URL获取文件。

ADD https://example.com/file.tar.gz /app

WORKDIR

此指令设置工作目录，Dockerfile中的后续命令将在其中执行。

WORKDIR /app

ENV

此命令中的ENV指令定义容器内的环境变量。

ENV FLASK_APP=main.py

EXPOSE

此选项向Docker定义容器在运行时侦听已声明的网络端口。

EXPOSE 8000

CMD

定义正在运行容器的默认值。Dockerfile中只能有一条CMD指令。如果您列出多个CMD，则只有最后一个CMD才会生效。

CMD ["python3", "main.py"]

ENTRYPOINT

此指令允许配置容器以将容器作为可执行文件运行。

ENTRYPOINT ["python3", "main.py"]

LABEL

此命令提供镜像的元信息，例如维护者、版本或描述的详细信息。

LABEL maintainer="johndoe@example.com"

ARG

此命令定义一个变量，允许用户在构建时使用docker build命令的“--build-arg”标志将其传递给构建器。

ARG version=1

VOLUME

它只是创建一个挂载点并为其分配给定的名称，表明它将保存来自本地主机或其他容器的外部挂载卷。

VOLUME /app/data

USER

此指令允许设置用户名（或UID）以及可选的组（或GID），这些用户名（或UID）和组（或GID）将在运行该镜像时以及在Dockerfile中后续的任何RUN、CMD和ENTRYPOINT指令中使用。

USER johndoe

这些可能是Dockerfile中最常用和最重要的指令。但是，指令及其顺序当然会根据要容器化的特定应用程序而有所不同。

Dockerfile最佳实践

精心编写的Dockerfile对于所有高效且安全的容器化应用程序至关重要。Dockerfile是构建Docker镜像的蓝图，它详细说明了应用程序顺利运行所需的运行环境、依赖项和配置。

通过最佳实践，您可以创建更精简、更快、更可靠的Docker镜像，最终实现开发工作流程的自动化并提高应用程序效率。下面是一套10个基本的Dockerfile最佳实践：

使用官方基础镜像 - 基于官方Docker Hub镜像构建。它们往往是最小化且维护良好的。通常，它们针对安全性和大小进行了优化，为自定义镜像奠定了坚实的基础。
使用多阶段构建 通过删除不需要的构建工具和依赖项来减少最终镜像的大小。通过这种方式，您可以对构建和运行时环境进行分区以达到最佳效率。
最小化层数 - 正如您前面了解到的，Dockerfile中的每个指令都会创建一个层。尽可能将任何相互关联的命令组合到单个RUN指令中。这将有助于减少为任何构建创建的层数，使构建更易于缓存。
利用构建缓存 - 确保可以更频繁更改的Dockerfile指令（例如COPY）放在最后。这将使您在稍后阶段进行更改时能够更快地再次构建。
仅安装必要的包 - 只安装应用程序中必要的包和依赖项，以减小镜像大小并减少可能的漏洞。
使用“.dockerignore” - 要从构建上下文排除不必要的文件和目录，请添加“.dockerignore”文件。这将加快构建速度并防止敏感信息泄露到您的镜像中。
使用非root用户 - 使用非root用户运行容器以增强安全性。始终建议在Dockerfile中指定特定用户和组，从而增加另一层隔离。
镜像扫描 - 经常扫描您的Docker镜像以查找漏洞。您可以使用Trivy和Clair等技术来执行此类扫描。始终保持您的基础镜像和依赖项更新，以最大限度地降低潜在风险。
记录您的Dockerfile - 对Dockerfile进行注释和解释，您以后会感谢自己的。这有助于其他人，甚至未来的您，理解构建过程。
固定版本 - 固定基础镜像和依赖项的版本，这可以确保可重复性并避免因更新而导致任何意外问题。

现在，您可以通过使用Dockerfile工作流中的最佳实践创建健壮且高效的容器化应用程序，从而优化容器构建的速度、安全性和可维护性。

Dockerfile - 示例

我们将为一个简单的Flask Web应用程序编写一个Dockerfile，该应用程序提供“Hello，World！”消息 - 特别是，我们将展示如何在创建和运行此应用程序（通过容器）时使用上述几个指令。

Dockerfile 代码

# Use the official Python image as a base
FROM python:3.9-slim-buster

# Set environment variables
ENV PYTHONUNBUFFERED 1
ENV FLASK_APP=app.py
ENV FLASK_RUN_HOST=0.0.0.0

# Set the working directory in the container
WORKDIR /app

# Copy the requirements file and install dependencies
COPY requirements.txt requirements.txt
RUN pip install -r requirements.txt

# Copy the application code into the container
COPY . /app

# Expose port 5000 to the outside world
EXPOSE 5000

# Run the Flask app when the container launches
CMD ["flask", "run"]

代码解释

FROM python:3.9-slim-buster - 此行将基础镜像设置为来自Docker Hub的官方Python 3.9 slim-buster镜像 - 一个包含必要Python运行时的轻量级镜像。
ENV PYTHONUNBUFFERED 1 - 设置环境变量并确保不缓冲输出，这有助于调试。
ENV FLASK_APP=app.py - 这指定了主应用程序文件。
ENV FLASK_RUN_HOST=0.0.0.0 - Flask应用程序将对IP地址0.0.0.0可用。
WORKDIR /app - 此行将容器中的工作目录设置为/app。从这一点开始的每个其他命令都将在该目录中工作。
COPY requirements.txt requirements.txt - 这将requirements.txt文件从您的本地计算机复制到容器内的/app目录。
RUN pip install -r requirements.txt - 这将安装requirements.txt文件中列出的Python包依赖项。
COPY . /app - 这将当前目录（Dockerfile和应用程序代码所在的目录）的全部内容复制到容器内的/app目录。
EXPOSE 5000 - 这告诉Docker容器在运行时侦听端口5000。
CMD ['flask', 'run'] - 这是在容器启动期间将执行的默认命令。它启动Flask开发服务器。

工作原理？

您需要生成一个 `requirements.txt` 文件，列出 Flask 应用的所有依赖项，例如 Flask 本身。将此 Dockerfile（无需文件扩展名）另存为名为 `Dockerfile` 的文件，与您的 Flask 应用代码（`app.py`）放在同一目录下。然后，执行命令 `docker build -t my-flask-app` 创建 Docker 镜像。（将 `my-flask-app` 替换为您想赋予镜像的名称）。

最后，使用 `docker run -p 5000:5000 my-flask-app` 运行容器。这将启动 Flask 应用，您可以在浏览器中通过 https://:5000/ 访问它。这样，您的应用将在一个可移植且可重复的环境中运行，可以轻松地在不同的环境中部署和管理。

结论

总而言之，Docker 改变了我们开发、部署和整体管理应用程序的方式。通过 Docker 实现的容器化帮助开发者在各种不同的环境中实现更高的可移植性、可扩展性和一致性。简单来说，Dockerfile 是容器化的单元；没有 Dockerfile，就不会存在任何组件和配置。

在本文中，我们学习了如何使用已探索的最佳实践和示例来使 Dockerfile 更有效和更安全。优化镜像大小，利用构建缓存，并遵循安全准则，以便我们的应用程序能够在任何 Docker 环境中平稳可靠地运行。之后，请记住，掌握 Dockerfile 是释放 Docker 强大功能并节省大量例行工作的方法。

常见问题

问 1. 什么是 Dockerfile？为什么需要它？

Dockerfile 差不多就是一个简单的包含指令的文本文件。它提供了一个构建 Docker 镜像的蓝图，也就是容器的蓝图。Dockerfile 详细说明了需要安装的所有内容，从操作系统基础到每个其他包依赖项，甚至指定容器启动时需要运行的命令。

Dockerfile 将使镜像创建过程更高效，并确保在多个环境中的一致性和可重复性。

问 2. Dockerfile 中的一些关键指令是什么？

一些重要的指令包括：`FROM` - 定义开始构建的基础镜像；`RUN` - 执行作为镜像构建过程一部分的命令，例如软件安装；`COPY` - 将文件或目录从本地机器复制到镜像；`EXPOSE` - 用于声明容器内应用程序将使用的端口；最后是 `CMD`，它设置容器启动时要运行的默认命令。

问 3. Dockerfile 中 `COPY` 和 `ADD` 有什么区别？

`ADD` 命令将文件添加到 Dockerfile 中的镜像。但是，`ADD` 和 `COPY` 之间存在重要区别。`COPY` 是以透明且可预测的方式将文件或目录从本地机器传输到镜像的首选方法。

`ADD` 的一些其他功能包括能够从远程 URL 获取文件，甚至自动解压缩压缩存档，例如 `.tar` 或 `.zip` 文件。这使得 `ADD` 看起来更加灵活，但是它在解压缩方面的奇异行为通常导致 `COPY` 更受青睐，因为它更简单。

请注意，如果必须下载远程文件，则应通常使用 `curl` 或 `wget` 等下载工具将它们分离到不同的 `RUN` 指令中，以减少不必要的镜像层。

问 4. 如何优化 Dockerfile 以减小镜像大小？

较小的镜像更有益，因为它们占用空间更少，传输速度更快，启动速度也更快。最重要的是，为了最小化镜像大小，请使用最小的基础镜像，将多个 `RUN` 命令链接在一起以减少中间层的数量，使用多阶段构建，丢弃不需要的工件，以及清理构建过程中使用的中间文件和包。

问 5. Docker 中的多阶段构建是什么？

多阶段构建意味着可以使用多个 `FROM` 指令从单个 Dockerfile 中指定。其核心思想是可以在一个阶段构建应用程序，其中包含编译所需的所有工具和依赖项，并在下一个阶段仅将需要包含到较小、可用于生产环境的镜像中的最终工件复制进去。这样，最终镜像会更小，因为构建环境不是它的一部分，并且部署高效且安全。

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