Docker入门实践之dokerfile编写（2)

赤色烙印

　　前面我介绍到dockerfile的常用的指令，本篇将继续讲到dockerfile相关指令。

1.  CMD 容器启动命令
　　CMD 指令的格式和 RUN 相似，也是两种格式：

shell 格式：CMD <命令>
exec 格式：CMD ["可执行文件", "参数1", "参数2"...]
　　参数列表格式：CMD [&quot;参数1&quot;, &quot;参数2&quot;...]。在指定了 ENTRYPOINT 指令后，用 CMD 指定具体的参数。
　　Docker 不是虚拟机，容器就是进程。既然是进程，那么在启动容器的时候，需要指定所运行的程序及参数。CMD 指令就是用于指定默认的容器主进程的启动命令的。在运行时可以指定新的命令来替代镜像设置中的这个默认命令，比如，ubuntu 镜像默认的 CMD 是 /bin/bash，如果我们直接 docker run -it ubuntu 的话，会直接进入 bash。我们也可以在运行时指定运行别的命令，如 docker run -it ubuntu cat /etc/os-release。这就是用 cat /etc/os-release 命令替换了默认的 /bin/bash 命令了，输出了系统版本信息。
　　在指令格式上，一般推荐使用 exec 格式，这类格式在解析时会被解析为 JSON 数组，因此一定要使用双引号 &quot;，而不要使用单引号。如果使用 shell 格式的话，实际的命令会被包装为 sh -c 的参数的形式进行执行。比如：

CMD echo $HOME
在实际执行中，会将其变更为：
CMD [ "sh", "-c", "echo $HOME" ]
　　这就是为什么我们可以使用环境变量的原因，因为这些环境变量会被 shell 进行解析处理。提到 CMD 就不得不提容器中应用在前台执行和后台执行的问题。这是初学者常出现的一个混淆。
　　Docker 不是虚拟机，容器中的应用都应该以前台执行，而不是像虚拟机、物理机里面那样，用 upstart/systemd 去启动后台服务，容器内没有后台服务的概念。一些常会错误地将 CMD 写为：

CMD service nginx start
　　发现容器执行后就立即退出了。甚至在容器内去使用 systemctl 命令结果却发现根本执行不了。这就是因为没明白台、后台的概念，没有区分容器和虚拟机的差异，依旧在以传统虚拟机的角度去理解容器。对于容器而言，其启动程序就是容器应用进程，容器就是为了主进程而存在的，主进程退出，容器就失去了存在的意义，从而退出，其它辅助进程不是它需要关心的东西。而使用 service nginx start 命令，则是希望 upstart 来以后台守护进程形式启动 nginx 服务。而刚才说了 CMD service nginx start 会被理解为 CMD [ &quot;sh&quot;, &quot;-c&quot;, &quot;service nginx start&quot;]，因此主进程实际上是 sh。那么当 service nginx start 命令结束后，sh 也就结束了，sh 作为主进程退出了，自然就会令容器退出。
正确的做法是直接执行 nginx 可执行文件，并且要求以前台形式运行。比如：

CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]
2. EXPOSE 声明对外映射端口
　　格式为： EXPOSE  <port> [<port>.....] 列如：

EXPOSE 22 80  8443
　　上述示例，申明docker应用服务需要暴露的端口，同时可以在容器启动的时可以通过-P使容器主机随机分配一个端口给指定的端口，使用-p可以具体指定那个端口映射。
　　要将 EXPOSE 和在运行时使用 -p <宿主端口>:<容器端口> 区分开来。-p，是映射宿主端口和容器端口，换句话说，就是将容器的对应端口服务公开给外界访问，而 EXPOSE 仅仅是声明容器打算使用什么端口而已，并不会自动在宿主进行端口映射。

3.  ENTRYPOINT 入口点
　　ENTRYPOINT 的格式和 RUN 指令格式一样，分为 exec 格式和 shell 格式。
　　ENTRYPOINT 的目的和 CMD 一样，都是在指定容器启动程序及参数。ENTRYPOINT 在运行时也可以替代，不过比 CMD 要略显繁琐，需要通过 docker run 的参数 --entrypoint 来指定。当指定了 ENTRYPOINT 后，CMD 的含义就发生了改变，不再是直接的运行其命令，而是将 CMD 的内容作为参数传给 ENTRYPOINT 指令，即：

<ENTRYPOINT> "<CMD>"
　　有了 CMD 后，为啥还需要ENTRYPOINT，它们之间有什么区别呢？如下示例所示：假设需要一个得知自己当前公网 IP 的镜像，那么可以先用 CMD 来实现：

FROM ubuntu:16.04
RUN apt-get update \
&& apt-get install -y curl \
&& rm -rf /var/lib/apt/lists/*
CMD [ "curl", "-s", "http://ip.cn" ]
　　使用 docker build -t myip . 来构建镜像的话，如果需要查询当前公网 IP，只需要执行：

$ docker run myip
当前 IP：61.148.226.66 来自：北京市 联通
　　如果命令需要添加参数，比如从上面的 CMD 中可以看到实质的命令是 curl，那么如果我们希望显示 HTTP 头信息，就需要加上 -i 参数。那么可以直接加 -i 参数给 docker run myip 么？

$ docker run myip -i
docker: Error response from daemon: invalid header field value "oci runtime error: container_linux.go:247: starting container process caused \"exec: \\\"-i\\\": executable file not found in $PATH\"\n".
　　可以看到可执行文件找不到的报错，executable file not found。之前说过，跟在镜像名后面的是 command，运行时会替换 CMD 的默认值。因此这里的 -i 替换了原来的 CMD，而不是添加在原来的 curl -s http://ip.cn 后面。而 -i 根本不是命令，所以自然找不到。那么如果加入 -i 这参数，就必须重新完整的输入这个命令：

$ docker run myip curl -s http://ip.cn -i
　　这显然不是很好的解决方案，而使用 ENTRYPOINT 就可以解决这个问题。现在用 ENTRYPOINT 来实现这个镜像：

FROM ubuntu:16.04
RUN apt-get update \
&& apt-get install -y curl \
&& rm -rf /var/lib/apt/lists/*
ENTRYPOINT [ "curl", "-s", "http://ip.cn" ]
　　尝试直接使用 docker run myip -i：

$ docker run myip
当前 IP：61.148.226.66 来自：北京市 联通
$ docker run myip -i
HTTP/1.1 200 OK
Server: nginx/1.8.0
Date: Tue, 22 Nov 2016 05:12:40 GMT
Content-Type: text/html; charset=UTF-8
Vary: Accept-Encoding
X-Powered-By: PHP/5.6.24-1~dotdeb+7.1
X-Cache: MISS from cache-2
X-Cache-Lookup: MISS from cache-2:80
X-Cache: MISS from proxy-2_6
Transfer-Encoding: chunked
Via: 1.1 cache-2:80, 1.1 proxy-2_6:8006
Connection: keep-alive
当前 IP：61.148.226.66 来自：北京市 联通
　　可以看到，这次成功了。这是因为当存在 ENTRYPOINT 后，CMD 的内容将会作为参数传给 ENTRYPOINT，而这里 -i 就是新的 CMD，因此会作为参数传给 curl，从而达到了预期的结果。

4. HEALTHCHECK 健康检查
　　格式：

HEALTHCHECK [选项] CMD <命令>：设置检查容器健康状况的命令
HEALTHCHECK NONE：如果基础镜像有健康检查指令，使用这行可以屏蔽掉其健康检查指令
　　HEALTHCHECK 指令是告诉 Docker 应该如何进行判断容器的状态是否正常，这是 Docker 1.12 引入的新指令。在没有 HEALTHCHECK 指令前，Docker 引擎只可以通过容器内主进程是否退出来判断容器是否状态异常。很多情况下这没问题，但是如果程序进入死锁状态，或者死循环状态，应用进程并不退出，但是该容器已经无法提供服务了。在 1.12 以前，Docker 不会检测到容器的这种状态，从而不会重新调度，导致可能会有部分容器已经无法提供服务了却还在接受用户请求。而自 1.12 之后，Docker 提供了健康检查指令，通过该指令指定一行命令，用这行命令来判断容器主进程的服务状态是否还正常，从而比较真实的反应容器实际状态。当在一个镜像指定了 HEALTHCHECK 指令后，用其启动容器，初始状态会为 starting，在 HEALTHCHECK 指令检查成功后变为 healthy，如果连续一定次数失败，则会变为 unhealthy。HEALTHCHECK 支持下列选项：

--interval=<间隔>：两次健康检查的间隔，默认为 30 秒；
--timeout=<时长>：健康检查命令运行超时时间，如果超过这个时间，本次健康检查就被视为失败，默认 30 秒；
--retries=<次数>：当连续失败指定次数后，则将容器状态视为 unhealthy，默认 3 次。
和 CMD, ENTRYPOINT 一样，HEALTHCHECK 只可以出现一次，如果写了多个，只有最后一个生效。
　　在 HEALTHCHECK [选项] CMD 后面的命令，格式和 ENTRYPOINT 一样，分为 shell 格式，和 exec 格式。命令的返回值决定了该次健康检查的成功与否：0：成功；1：失败；2：保留，不要使用这个值。
　　假设我们有个镜像是个最简单的 Web 服务，我们希望增加健康检查来判断其 Web 服务是否在正常工作，我们可以用 curl 来帮助判断，其 Dockerfile 的 HEALTHCHECK 可以这么写：

FROM nginx
RUN apt-get update && apt-get install -y curl && rm -rf /var/lib/apt/lists/*
HEALTHCHECK --interval=5s --timeout=3s \
CMD curl -fs http://localhost/ || exit 1
　　这里我们设置了每 5 秒检查一次（这里为了试验所以间隔非常短，实际应该相对较长），如果健康检查命令超过 3 秒没响应就视为失败，并且使用 curl -fs http://localhost/ || exit 1 作为健康检查命令。使用 docker build 来构建这个镜像：

$ docker build -t myweb:v1 .
　　构建好了后，我们启动一个容器：

$ docker run -d --name web -p 80:80 myweb:v1
　　当运行该镜像后，可以通过 docker container ls 看到最初的状态为 (health: starting)：

$ docker container ls
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND                  CREATED             STATUS                            PORTS               NAMES
03e28eb00bd0        myweb:v1            "nginx -g 'daemon off"   3 seconds ago       Up 2 seconds (health: starting)   80/tcp, 443/tcp     web
　　在等待几秒钟后，再次 docker container ls，就会看到健康状态变化为了 (healthy)：

$ docker container ls
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND                  CREATED             STATUS                    PORTS               NAMES
03e28eb00bd0        myweb:v1            "nginx -g 'daemon off"   18 seconds ago      Up 16 seconds (healthy)   80/tcp, 443/tcp     web
　　如果健康检查连续失败超过了重试次数，状态就会变为 (unhealthy)。为了帮助排障，健康检查命令的输出（包括 stdout 以及 stderr）都会被存储于健康状态里，可以用 docker inspect 来查看。

$ docker inspect --format '{{json .State.Health}}' web | python -m json.tool
{
"FailingStreak": 0,
"Log": [
{
"End": "2016-11-25T14:35:37.940957051Z",
"ExitCode": 0,
"Output": "<!DOCTYPE html>\n<html>\n<head>\n<title>Welcome to nginx!</title>\n<style>\n    body {\n        width: 35em;\n        margin: 0 auto;\n        font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif;\n    }\n</style>\n</head>\n<body>\n<h1>Welcome to nginx!</h1>\n<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and\nworking. Further configuration is required.</p>\n\n<p>For online documentation and support please refer to\n<a href=\"http://nginx.org/\">nginx.org</a>.<br/>\nCommercial support is available at\n<a href=\"http://nginx.com/\">nginx.com</a>.</p>\n\n<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>\n</body>\n</html>\n",
"Start": "2016-11-25T14:35:37.780192565Z"
}
],
"Status": "healthy"
}
5. ONBUILD 为他人做嫁衣裳
　　格式：ONBUILD <其它指令>。
　　ONBUILD 是一个特殊的指令，它后面跟的是其它指令，比如 RUN, COPY 等，而这些指令，在当前镜像构建时并不会被执行。只有当以当前镜像为基础镜像，去构建下一级镜像的时候才会被执行。Dockerfile 中的其它指令都是为了定制当前镜像而准备的，唯有 ONBUILD 是为了帮助别人定制自己而准备的。假设我们要制作 Node.js 所写的应用的镜像。我们都知道 Node.js 使用 npm 进行包管理，所有依赖、配置、启动信息等会放到 package.json 文件里。在拿到程序代码后，需要先进行 npm install 才可以获得所有需要的依赖。然后就可以通过 npm start 来启动应用。因此，一般来说会这样写 Dockerfile：

FROM node:slim
RUN mkdir /app
WORKDIR /app
COPY ./package.json /app
RUN [ "npm", "install" ]
COPY . /app/
CMD [ "npm", "start" ]
　　把这个 Dockerfile 放到 Node.js 项目的根目录，构建好镜像后，就可以直接拿来启动容器运行。但是如果我们还有第二个 Node.js 项目也差不多呢？好吧，那就再把这个 Dockerfile 复制到第二个项目里。那如果有第三个项目呢？再复制么？文件的副本越多，版本控制就越困难，让我们继续看这样的场景维护的问题。
　　如果第一个 Node.js 项目在开发过程中，发现这个 Dockerfile 里存在问题，比如敲错字了、或者需要安装额外的包，然后开发人员修复了这个 Dockerfile，再次构建，问题解决。第一个项目没问题了，但是第二个项目呢？虽然最初 Dockerfile 是复制、粘贴自第一个项目的，但是并不会因为第一个项目修复了他们的 Dockerfile，而第二个项目的 Dockerfile 就会被自动修复。那么我们可不可以做一个基础镜像，然后各个项目使用这个基础镜像呢？这样基础镜像更新，各个项目不用同步 Dockerfile 的变化，重新构建后就继承了基础镜像的更新？好吧，可以，让我们看看这样的结果。那么上面的这个 Dockerfile 就会变为：

FROM node:slim
RUN mkdir /app
WORKDIR /app
CMD [ "npm", "start" ]
　　这里我们把项目相关的构建指令拿出来，放到子项目里去。假设这个基础镜像的名字为 my-node 的话，各个项目内的自己的 Dockerfile 就变为：

FROM my-node
COPY ./package.json /app
RUN [ "npm", "install" ]
COPY . /app/
　　基础镜像变化后，各个项目都用这个 Dockerfile 重新构建镜像，会继承基础镜像的更新,那么，问题解决了么？没有。准确说，只解决了一半。如果这个 Dockerfile 里面有些东西需要调整呢？比如 npm install 都需要加一些参数，那怎么办？这一行 RUN 是不可能放入基础镜像的，因为涉及到了当前项目的 ./package.json，难道又要一个个修改么？所以说，这样制作基础镜像，只解决了原来的 Dockerfile 的前4条指令的变化问题，而后面三条指令的变化则完全没办法处理。ONBUILD 可以解决这个问题。让我们用 ONBUILD 重新写一下基础镜像的 Dockerfile:

FROM node:slim
RUN mkdir /app
WORKDIR /app
ONBUILD COPY ./package.json /app
ONBUILD RUN [ "npm", "install" ]
ONBUILD COPY . /app/
CMD [ "npm", "start" ]
　　这次我们回到原始的 Dockerfile，但是这次将项目相关的指令加上 ONBUILD，这样在构建基础镜像的时候，这三行并不会被执行。然后各个项目的 Dockerfile 就变成了简单地：

FROM my-node
　　是的，只有这么一行。当在各个项目目录中，用这个只有一行的 Dockerfile 构建镜像时，之前基础镜像的那三行 ONBUILD 就会开始执行，成功的将当前项目的代码复制进镜像、并且针对本项目执行 npm install，生成应用镜像。

6. ARG 构建参数
　　格式：ARG <参数名>[=<默认值>]
　　构建参数和 ENV 的效果一样，都是设置环境变量。所不同的是，ARG 所设置的构建环境的环境变量，在将来容器运行时是不会存在这些环境变量的。但是不要因此就使用 ARG 保存密码之类的信息，因为 docker history 还是可以看到所有值的。
　　Dockerfile 中的 ARG 指令是定义参数名称，以及定义其默认值。该默认值可以在构建命令 docker build 中用 --build-arg <参数名>=<值> 来覆盖。在 1.13 之前的版本，要求 --build-arg 中的参数名，必须在 Dockerfile 中用 ARG 定义过了，换句话说，就是 --build-arg 指定的参数，必须在 Dockerfile 中使用了。如果对应参数没有被使用，则会报错退出构建。从 1.13 开始，这种严格的限制被放开，不再报错退出，而是显示警告信息，并继续构建。这对于使用 CI 系统，用同样的构建流程构建不同的 Dockerfile 的时候比较有帮助，避免构建命令必须根据每个 Dockerfile 的内容修改。