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Docker镜像分层和Dockerfile

• 一.Docker镜像分层

• 1.1、Docker镜像原理

• （1）bootfs (boot file system)内核空间
• （2）rootfs ( root file system)内核空间
• （3）AUFS与overlay/overlay2 . (docker高版本)

• 1.2、Docker镜像的创建方法
• 1.3、镜像分层原则

• 二.Dockerfile

• 2.1、Dockerfile结构
• 2.2、Docker操作指令

• 三.用Dockerfile创建Tomcat和Nginx镜像

• 3.1、Tomcat
• 3.2、Nginx

一.Docker镜像分层

1.1、Docker镜像原理

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UnionFS（AUFS）。
bootfs(boot file system)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镜像的最底层是引导文件系统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 (root file system) ，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。
Docker镜像层是只读的，容器层是可写的；当容器启动时，一个新的可写层被加载到镜像的顶部。这一层通常被称作“容器层”，“容器层”之下的都叫“镜像层”。
所有对容器的改动 - 无论添加、删除、还是修改文件都只会发生在容器层中。只有容器层是可写的，容器层下面的所有镜像层都是只读的。

Docker境像位于bootfs之上
每一层镜像的下一层成为父镜像
第一层镜像成为base image(操作系统环境镜像>容器层(町读可写)，在最顶层(writable)
容器层以下都是readonly
contaier读写层
images (只读)base image
bootfs + rootfs + aufs +LxC (kernel)

（1）bootfs (boot file system)内核空间

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
这一场与我们典型的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，此时内存的使用全已由bootfs转交给内核，此时系统也会协助bootfs
在linux操作系统中〈不同版本的linux发行版本)，linux加载bootfs时会将rootfs设置为read-only，系统自检后会将只读改为读写，让我们可以在操作系统中进行操作

（2）rootfs ( root file system)内核空间

在bootfs之上 (base images，例如centos 、 ubuntu)
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

（3）AUFS与overlay/overlay2 . (docker高版本)

AUFS是一种联合文件系统。它使用同一个Linux
host上的多个目录，逐个堆叠起来，对外呈现出一个统一的文件系统。AUFS使用该特性，实现了Docker镜像的分层而docker使用了overlay/overlay2存储驱动来支持分层结构
overlayFs将单个Linux主机上的两个目录合并成一个目录。这些目录被称为层,
统一过程被称为联合挂载
overlay结构:
overlayfs在linux主机上只有两层，一个目录在下层，用来保存镜像(docker);
另外一个目录在上层，用来存储容器信息
1、rootfs基础镜像
2、lower下层信息(为镜像层,可读)
3、upper上层目录（容器信息,可写)
4、worker运行的工作目录（copy-on-write写时复制-》准备容器环境)
5、merged"视图层”（容器视图）

1.2、Docker镜像的创建方法

• 基于已有镜像创建
• 基于本地模板创建
• 基于Dockerfile创建

1.3、镜像分层原则

1. Dockerfile中的每个指令都会创建一个新的镜像层
2. 镜像层将被缓存和服用
3. 当Dockerfile的指令修改了，复制的文件变化了，或者构建镜像是指定的变量不同了，对应的镜像镜像层就会失效
4. 某一层的镜像缓存失效后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，然后再下一层中删除，则镜像中依然会包含该文件

二.Dockerfile

2.1、Dockerfile结构

2.2、Docker操作指令

指令	含义
FROM 镜像	指定新镜像所基于的操作系统镜像，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
MAINTAINER + 名字	说明新镜像的维护人信息
RUN + 命令	在所基于的镜像执行命令，并提交到新的镜像中（每写一条指令都会创建一个镜像层）
CMD + [“要运行的程序”，“参数1”、“参数2”]	指令启动容器时要运行的命令或者脚本（例如 CMD [“run.sh”]），Dockerfile只能有一条CMD命令，如果指定多条则只能执行最后一条
EXPOSE + 端口号	指定新镜像加载到Docker时要开启的端口
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
ADD + 源文件/目录 + 目标文件/目录	将源文件复制到目标文件，源文件要与Dockerfile位于相同目录中，或者是一个URL，若源文件是压缩包则会将其解压缩
COPY + 源文件/目录 + 目标文件/目录	将本地主机上的文件/目录复制到目标地点，源文件/目录要与Dockerfile在相同的目录中
VOLUME + [“目录”]	在容器中创建一个挂载点（VOLUME ["/目录"] ）
USER + 用户名/UID	指定运行容器时的用户(在编写mysql es mg数据库镜像文件时可能需要时用对用户授权)
WORKDIR + 路径	为下一步的RUN、CMD、ENTRYPOINT指定工作目录，相当于是一个临时的"CD"，否则需要使用绝对路径
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
HEALTHCHECK	健康检查

1.FROM
格式为 FROM 或FROM :。
第一条指令必须为 FROM 指令。并且，如果在同一个Dockerfile中创建多个镜像时，可以使用多个 FROM 指令（每个镜像一次）。
2 MAINTAINER
格式为 MAINTAINER ，指定维护者信息。
3 RUN
格式为 RUN 或 RUN [“executable”, “param1”, “param2”]。
前者将在 shell 终端中运行命令，即 /bin/sh -c；后者则使用 exec 执行。指定使用其它终端可以通过第二种方式实现，例如 RUN ["/bin/bash", “-c”, “echo hello”]。
每条 RUN 指令将在当前镜像基础上执行指定命令，并提交为新的镜像。当命令较长时可以使用 \ 来换行。
4 CMD
支持三种格式
CMD [“executable”,“param1”,“param2”] 使用 exec 执行，推荐方式；
CMD command param1 param2 在 /bin/sh 中执行，提供给需要交互的应用；
CMD [“param1”,“param2”] 提供给 ENTRYPOINT 的默认参数；
指定启动容器时执行的命令，每个 Dockerfile 只能有一条 CMD 命令。如果指定了多条命令，只有最后一条会被执行。
如果用户启动容器时候指定了运行的命令，则会覆盖掉 CMD 指定的命令。
5 EXPOSE
格式为 EXPOSE […]。
告诉 Docker 服务端容器暴露的端口号，供互联系统使用。在启动容器时需要通过 -P，Docker 主机会自动分配一个端口转发到指定的端口。
6 ENV
格式为 ENV 。 指定一个环境变量，会被后续 RUN 指令使用，并在容器运行时保持。
7 ADD
格式为 ADD 。
该命令将复制指定的 到容器中的 。 其中 可以是Dockerfile所在目录的一个相对路径；也可以是一个 URL；还可以是一个 tar 文件（自动解压为目录）。
8 COPY
格式为 COPY 。
复制本地主机的 （为 Dockerfile 所在目录的相对路径）到容器中的 。
当使用本地目录为源目录时，推荐使用 COPY。
ENTRYPOINT
两种格式：
ENTRYPOINT [“executable”, “param1”, “param2”]
ENTRYPOINT command param1 param2（shell中执行）。
配置容器启动后执行的命令，并且不可被 docker run 提供的参数覆盖。
每个 Dockerfile 中只能有一个 ENTRYPOINT，当指定多个时，只有最后一个起效。
9 VOLUME
格式为 VOLUME ["/data"]。
创建一个可以从本地主机或其他容器挂载的挂载点，一般用来存放数据库和需要保持的数据等。
10 USER
格式为 USER daemon。
指定运行容器时的用户名或 UID，后续的 RUN 也会使用指定用户。
当服务不需要管理员权限时，可以通过该命令指定运行用户。并且可以在之前创建所需要的用户，例如：RUN groupadd -r postgres && useradd -r -g postgres postgres。要临时获取管理员权限可以使用 gosu，而不推荐 sudo。
11 WORKDIR
格式为 WORKDIR /path/to/workdir。
为后续的 RUN、CMD、ENTRYPOINT 指令配置工作目录。
可以使用多个 WORKDIR 指令，后续命令如果参数是相对路径，则会基于之前命令指定的路径。

三.用Dockerfile创建Tomcat和Nginx镜像

3.1、Tomcat

FROM centos:7
ADD apache-tomcat-9.0.16.tar.gz /opt
ADD jdk-8u201-linux-x64.rpm /opt
WORKDIR /opt
RUN rpm -ivh jdk-8u201-linux-x64.rpm
ENV JAVA_HOME /usr/java/jdk1.8.0_201-amd64
ENV CLASSPATH $JAVA_HOME/lib/tools.jar:$JAVA_HOME/lib/dt.jar
ENV PATH /usr/java/jdk1.8.0_201-amd64/bin:$PATH
RUN mv apache-tomcat-9.0.16 /opt/tomcat
CMD ["/opt/tomcat/bin/catalina.sh","run"]

3.2、Nginx

FROM centos:7
RUN yum install -y gcc pcre pcre-devel devel zlib-devel make
ADD nginx-1.15.9.tar.gz /opt
WORKDIR /opt/nginx-1.15.9
RUN sed -i 's/CFLAGS="$CFLAGS -g"/#CFLAGS="$CFLAGS -g"/g' auto/cc/gcc
RUN ./configure --prefix=/usr/locat/nginx
RUN make
RUN make install
EXPOSE 80
VOLUME ["/usr/local/nginx/html"]
CMD ["/usr/local/nginx/sbin/nginx","-g","daemon off;"]