Docker入门篇（五）：DockerFile

我们在上一章曾介绍了如何使用DockerFile来为这个容器绑定一个数据卷，并知道了DockerFile的其中一个功能：Docker利用它来构建一个镜像。

DockerFile遵守着一定的格式。在本章，重点介绍有关DockerFile的具体内容。

DockerFile是什么

DockerFile是用来构建Docker镜像的构建文件，是由一系列命令和参数构成的脚本。

DockerFile使用方式

1、 创建新文件，内容遵守DockerFile的规范。
2、 通过Build命令加载该DockerFile，并生成自定义的镜像。
3、 运行这个镜像。

重新剖析centos镜像

我们从浏览器端进入Docker hub官网。然后通过搜索centos进入到GitHub仓库中。（以centos7.6.1804为例）

FROM scratch
ADD centos-7-docker.tar.xz /

LABEL org.label-schema.schema-version="1.0" \
    org.label-schema.name="CentOS Base Image" \
    org.label-schema.vendor="CentOS" \
    org.label-schema.license="GPLv2" \
    org.label-schema.build-date="20181204"

CMD ["/bin/bash"]

特别留意一下文件中的第一行：其中FROM scratch代表这个镜像源于基础镜像scratch。（不要忘记UnionFS的分层特色）而这个srcatch镜像在DockerFile中的地位，就相当于Object在Java类中的地位：所有衍生的DockerFile都源自于scratch。

DockerFile基本格式

1、 每条保留字指令必须全部都是大写，后面至少有一个参数。
2、 指令按照从上到下，顺序执行。
3、 使用#符号表示注释。
4、 每条指令最终会创建出一个新的镜像层，并commit到本地。

一个镜像的构建过程

1、 首先，Docker从FROM指向的父镜像中创建一个容器。
2、 每执行一条指令，就对容器做出一条修改。
3、 执行类commit操作生成一个新的镜像层。
4、 重复步骤2-3，直到所有的语句执行完，并保留最终生成的镜像。

DockerFile，Docker镜像和Docker容器

从应用软件的角度来看，DockerFile，Docker image，Docker container代表软件的三个不同阶段：

1、 DockerFile是软件的原材料。
2、 Docker镜像是软件的交付品。
3、 Docker容器可以是软件的运行状态。

好吧！从一个Java程序员的角度来看，我们还可以这么理解：

1、 DockerFile是由我们编写的*.java文件。
2、 Docker image是javac编译生成的.class文件。
3、 Docker容器是在运行时JVM在内存根据这个.class模板生成的一个个实例。

DockerFile面向开发，Docker镜像成为了交付标准，Docker容器则涉及了运维与开发，三者缺一不可。

DockerFile体系结构

我们在这里给出DockerFile详细的保留字指令：

体会CMD与ENTRYPOINT

我们之前已经练习过如何从官网下载tomcat镜像/通过exec修改文件夹/最后正确启动了。但大家而有没有这样一个疑问：为什么我启动tomcat镜像时，似乎完全省略了centos启动等过程，而直接就启动了tomcat服务呢？

原因就是这个tomcat镜像的dockerfile文件已经为我们提供了一站式服务。我们可以追踪到GitHub上的对应dockerfile源码（这里仅展现了一部分）：

感兴趣的同学可以点击此链接查看GitHub上的源码。

#我选取的tomcat镜像基于jdk-8.官网目前可以提供到jdk-14的镜像.
FROM openjdk:8-jdk

ENV CATALINA_HOME /usr/local/tomcat
ENV PATH $CATALINA_HOME/bin:$PATH
RUN mkdir -p "$CATALINA_HOME"
WORKDIR $CATALINA_HOME

#....中间完成了大量的额外工作.....

EXPOSE 8080
CMD ["catalina.sh", "run"]

原因就是dockerfile的最后一部分，它使用CMD声明：执行tomcat内部的catalina.sh，并启动服务。

如果我们故意在创建该容器中覆盖该行CMD，比如：

$ docker run -it -p 10000:8080 runnable_tomcat:1.0 ls -l

那么就会发现，它除了打印目录之外，什么都没有做。并且迅速地被Docker关闭了。 接下来咱们来举出一个实际的例子，来对比CMD和ENTRYPOINT的区别。

实现目标

• 基于CMD实现，使得centos在启动时打印公网ip地址。
• 基于ENTRYPOINT，使得centos在启动时打印公网ip地址。

注：本实例和centos本身的操作并没么关系，仅为了叙述CMD和ENTRYPOINT的区别。

由于CMD没有执行/bin/bash，这个centos容器在执行完curl之后就会被马上关闭。

curl命令

curl是一个利用URL语法，在命令行下的文件传输工具。cURL支持的通信协议有FTP、FTPS、HTTP、HTTPS、TFTP、SFTP、Gopher、SCP、Telnet、DICT、FILE、LDAP、LDAPS、IMAP、POP3、SMTP和RTSP。 ——百度百科

比如说通过http协议请求百度的主页：

$ curl http://www.baidu.com

另外还有一个查询ip地址的网址：ipinfo.io.。我们就利用这个网址来实现公网IP查询的功能。(速度稍慢，需要等待数秒)

$ curl ipinfo.io

我们再touch一个dockerfile文件，只需要在原先的centos镜像中覆盖上薄薄的一层:

FROM centos
RUN yum install -y curl
CMD curl https://ipinfo.io

然后生成这个镜像。

$ docker build -f ipFile -t ip/centos:latest .

我们当使用这个ip/centos创建容器的时候，在最开始，curl就命令就会替我们查询到公网的IP地址。

现在，一个新问题又出现了：curl是可以带参数的。比如说-i可以显示这个https response的头信息。那我现在想要在创建这个容器的时候执行带参数的curl，此时只能在命令行中覆盖[COMMAND]：

$ docker run ip/centos curl -i https://ipinfo.io

这时，我们使用ENTRYPOINT来对之前的dockerfile文件做些改写，来体验和CMD的区别：

FROM centos
RUN yum install -y curl
ENTRYPOINT curl https://ipinfo.io

此时，我们只需要这样执行（ip/centos/ep是基于修改的dockerfile生成的镜像）：

$ docker run ip/centos/ep -i

此时Docker就相当于执行了curl https://ipinfo.io -i。原因就是执行run命令的时候输入的-i拼接到了ENDTRYPOINT当中作为一个完整的CMD去执行。

体会ONBUILD的使用

我们还是拿centos作为父模板。并在这个示例中简单体验ONBUILD的功能。首先touch第一个dockerfile，命名为parent_onbuild。

FROM centos
ONBUILD RUN echo "Parent image has been built."
CMD /bin/bash           

注意：我在ONBUILD中留下了一条RUN语句。而当我们执行build语句构建parent/centos镜像时，构建过程并没有什么改变：

Sending build context to Docker daemon  3.072kB
Step 1/3 : FROM centos
 ---> 470671670cac
Step 2/3 : ONBUILD RUN echo "Parent image has been built."
 ---> Running in 3cb5dc8af44c
Removing intermediate container 3cb5dc8af44c
 ---> 1373d6bec880
Step 3/3 : CMD /bin/bash
 ---> Running in 10b4a59a154b
Removing intermediate container 10b4a59a154b
 ---> 377e1c81ab39
Successfully built 377e1c81ab39
Successfully tagged parent/centos:latest

此刻，再touch一个新的dockerfile，命名为son_centos，注意，这一次我们将基础镜像设置为刚才生成的parent/centos。

FROM parent/centos
CMD /bin/bash

我们以这个dockerfile为模板生成son/centos。然后观察创建过程：

Sending build context to Docker daemon  4.096kB
Step 1/2 : FROM parent/centos
# Executing 1 build trigger
 ---> Running in dd7f02353963
Parent image has been built.
Removing intermediate container dd7f02353963
 ---> 0be39ca76dc1
Step 2/2 : CMD /bin/bash
 ---> Running in 6354f02c4f66
Removing intermediate container 6354f02c4f66
 ---> 695ee43d5c5f
Successfully built 695ee43d5c5f
Successfully tagged son/centos:latest

注意，此时命令行会显示# Executing 1 build trigger，显示有一个ONBUILD触发器被触发。然后我们就可以观察到，RUN echo "Parent container has been built."语句被触发了。

简单案例：创建一个预安装vim的centOS镜像

实现目标

我希望通过自定义的centOS镜像有这些功能：

• 切换初始登录时的默认工作目录（原来的centOS镜像默认是/目录）
• 安装vim。（我们发现压缩版的centOS并没有安装它）

我们touch出一个文件，然后按照dockerfile的格式编写脚本：

#我们以centos为基础镜像，来制作一个新的镜像。
FROM centos

#标注镜像的作者，可选择项。
MAINTAINER Li Junhu <376781642@qq.com>

#设置本dockerfile内生效的环境变量
ENV MYPATH /usr/local

#指定默认的工作目录
WORKDIR $MYPATH

#通过RUN指定->使用yum命令安装vim
RUN yum -y install vim

#开放端口80.
EXPOSE 80

#通过观察可以发现，只有最后一个CMD生效。如果在run镜像时主动输入CMD，则以下三行CMD会被全部覆盖。
CMD echo $MYPATH
CMD echo "success build ok."
CMD /bin/bash

随后，我们再使用build命令，基于这个dockerfile生成新镜像。

$ docker build -f dockerfile -t ljh/centos:latest .

我们稍微介绍build命令的参数：-f，即file string，输入dockerfile的路径。-t，即target string，指定输出的image文件的路径。.表示将这个image文件保存到docker对应的image文件目录当中。

详细的想象可以通过--help命令查阅。

*宿主机禁用IPv4转发导致的问题

笔者在build过程中报出了这个错误（如果没有报该错误，则可以忽略这段叙述）：

[Warning] IPv4 forwarding is disabled. Networking will not work.

原因是宿主机默认禁用了IPv4转发，导致在执行CMD yum -y install vim时无法联网而出错。因此需要在宿主机中更改以下配置文件:

$ vim /usr/lib/sysctl.d/00-system.conf

最末行添加如下设置，并通过$ systemctl restart network重启网络服务。

net.ipv4.ip_forward=1

综合案例：DIY tomcat容器

准备文件

在实现这个案例之前，我们首先需要准备一些文件。创建一个空目录作为我们的工作区：

$ mkdir -p /root/dockerTest/tomcat9

创建一个c.txt。（这个文件没有什么意义，只是等会测试COPY用）

$ touch c.txt

从从官网中下载tomcat9 (core) 和Linux-jdk8的tar.gz包，并拷贝到tomcat9文件夹下：

tomcat | jdk8

现在，tomcat9文件夹下应该有三个文件：

apache-tomcat-9.0.35.tar.gz  c.txt  jdk-8u144-linux-x64.tar.gz

梳理流程

现在，我们来整理思路，如果使用Dockerfile来自己创建一个tomcat镜像，都需要哪些步骤：

1、 首先我们应该清楚，我们自定义的tomcat镜像是基于centos执行的，因此我们选取centos作为我们的基础镜像。
2、 随后我们通过拷贝的形式，将tomcat和jdk的压缩包发送给Docker引擎，并让它解压到镜像内。
3、 当然，在运行tomcat和jdk之前，我们还要做一个额外的工作：配置环境变量。
4、 在这一切完成之后，我们最终使用CMD唤醒tomcat的启动脚本startup.sh，然后顺便打印以下tomcat的日志信息。

你也可以选择性的为你的DIY镜像额外装配一些零件，比如说安装vim，或者拷贝一些别的文件到镜像内（这里我们选择c.txt），或者通过VOLUME设定tomcat容器的数据卷。

注意，不同jdk解压包的输出文件夹，名字是不同的。笔者选择的jdk版本是8u144，因此解压的路径是./jdk1.8.0_144/。tomcat同理。因此如果你选择的版本跟笔者不同，下面的dockerfile内部的ENV可能会有细微的差别。

另外，在编写ADD和COPY命令时，注意相对路径的问题。因为笔者将所有的文件全部放入了一个工作区间，因此可以不用考虑路径的问题。

FROM centos
MAINTAINER Li junhu <376781642@qq.com>

#test COPY
COPY c.txt /usr/local/cincontainer.txt

#add tomcat and jdk
ADD jdk-8u144-linux-x64.tar.gz /usr/local
ADD apache-tomcat-9.0.35.tar.gz /usr/local

#install yum
RUN yum -y install vim

ENV MYPATH /usr/local
WORKDIR $MYPATH 

#set jdk
ENV JAVA_HOME $MYPATH/jdk1.8.0_144
ENV CLASSPATH $JAVA_HOME/lib/dt.jar:$JAVA_HOME/lib/tools.jar

#set tomcat_path
ENV CATALINA_HOME $MYPATH/apache-tomcat-9.0.35
ENV CATALINA_BASE $MYPATH/apache-tomcat-9.0.35
ENV PATH $PATH:$JAVA_HOME/bin:$CATALINA_HOME/lib:$CATALINA_BASE/bin

EXPOSE 8080
#startup tomcat
CMD $CATALINA_HOME/bin/startup.sh && tail -F $CATALINA_HOME/bin/logs/catalina.out

随后，我们再使用build命令，基于这个dockerfile生成自定义的tomcat镜像，并且命名为diy_tomcat。

$ docker build -f dockerfile -t diy_tomcat:latest .

利用容器卷部署APP

为了在tomcat部署一个现成的web服务，我们进入到码云仓库中，克隆一个样例JavaWeb项目的HTTPS地址。（感谢该作者的无偿分享）

我们在物理机（真·宿主机）下打开IntelliJ IDEA中导入该项目，点击右侧的Maven Project扫描，并使用install将这个项目打成一个war包，发送到centOS虚拟机环境的相应目录。

一般情况下，我们只需要将这个war包拷贝到apache-tomcat-x.x.x/webapps/目录下，然后执行apache-tomcat-x.x.x/bin/目录下的startup.bat（Windows环境）或者startup.sh（Linux环境）来让tomcat来运行我们的web服务。

我们在外部的浏览器可以通过URL来访问对应的服务（这个war包的名字是helloworld。）：

http://${host}:${port}/${warName}/

但是，我们希望能够通过容器卷的方式，让tomcat容器运行宿主机本地内的web包。

因此我们需要将宿主机的helloworld.war包所在的目录和虚拟机中tomcat/webapps目录关联起来：

-v /root/dockerTest/tomcat9:/usr/local/apache-tomcat-9.0.35/webapps

我们启动DIY的tomcat容器，并将上述的数据卷添加进去。由于容器和宿主机通过数据卷共享数据，因此只要宿主机在此数据卷/root/dockerTest/tomcat9中放置.jar或.war包，虚拟容器中的tomcat就可以将它们运行起来。

$ docker run --name tomcat_helloworld \
-v /root/dockerTest/tomcat9:/usr/local/apache-tomcat-9.0.35/webapps \
-d -p 10000:8080 diy_tomcat

如果一切配置正常，我们就可以在物理机的浏览器访问虚拟机的10000端口，并访问到这样的页面：

（笔者的URL是http://hadoop102:10000/helloworld。hadoop102是笔者为虚拟机配置的主机名。）

至此，容器卷 + tomcat的简单应用也结束了。

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