Docker入门实践之dokerfile编写（2)

liukun2009

　　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
exec 格式：CMD ["可执行文件", "参数1", "参数2"...]
　　参数列表格式：CMD ["参数1", "参数2"...]。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 "，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 [ "sh", "-c", "service nginx start"]，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   [.....] 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 : 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：

""
　　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 ：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=：两次健康检查的间隔，默认为 30 秒；
--timeout=：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=：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": "\n\n\nWelcome to nginx!\n\n    body {\n        width: 35em;\n        margin: 0 auto;\n        font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif;\n    }\n\n\n\nWelcome to nginx!\nIf you see this page, the nginx web server is successfully installed and\nworking. Further configuration is required.\n\nFor online documentation and support please refer to\nnginx.org.\nCommercial support is available at\nnginx.com.\n\nThank you for using nginx.\n\n\n",
"Start": "2016-11-25T14:35:37.780192565Z"
}
],
"Status": "healthy"
}
5. ONBUILD 为他人做嫁衣裳
　　格式：ONBUILD 。
　　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 [=]
　　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 = 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。