如何编写最佳的Dockerfile
MeghanWickh
7年前
<p>译者按:Dockerfile的语法非常简单，然而如何加快镜像构建速度，如何减少Docker镜像的大小却不是那么直观，需要积累实践经验。这篇博客可以帮助你快速掌握编写Dockerfile的技巧。</p> <p>为了保证可读性，本文采用意译而非直译。另外，本文版权归原作者所有，翻译仅用于学习。</p> <p>我已经使用Docker有一段时间了，其中编写Dockerfile是非常重要的一部分工作。在这篇博客中，我打算分享一些建议，帮助大家编写更好的Dockerfile。</p> <h3>目标:</h3> <ul> <li>更快的构建速度</li> <li>更小的Docker镜像大小</li> <li>更少的Docker镜像层</li> <li>充分利用镜像缓存</li> <li>增加Dockerfile可读性</li> <li>让Docker容器使用起来更简单</li> </ul> <h3>总结</h3> <ul> <li>编写.dockerignore文件</li> <li>容器只运行单个应用</li> <li>将多个RUN指令合并为一个</li> <li>基础镜像的标签不要用latest</li> <li>每个RUN指令后删除多余文件</li> <li>选择合适的基础镜像(alpine版本最好)</li> <li>设置WORKDIR和CMD</li> <li>使用ENTRYPOINT (可选)</li> <li>在entrypoint脚本中使用exec</li> <li>COPY与ADD优先使用前者</li> </ul> <ul> <li>合理调整COPY与RUN的顺序</li> <li>设置默认的环境变量，映射端口和数据卷</li> <li>使用LABEL设置镜像元数据</li> <li>添加HEALTHCHECK</li> </ul> <h3>示例</h3> <p>示例Dockerfile犯了几乎所有的错(当然我是故意的)。接下来，我会一步步优化它。假设我们需要使用Docker运行一个Node.js应用，下面就是它的Dockerfile(CMD指令太复杂了，所以我简化了，它是错误的，仅供参考)。</p> <pre> FROM ubuntu ADD. /app RUNapt-get update RUNapt-get upgrade -y RUNapt-get install -y nodejs ssh mysql RUNcd /app && npm install # this should start three processes, mysql and ssh # in the background and node app in foreground # isn't it beautifully terrible? <3 CMDmysql & sshd & npm start </pre> <p>构建镜像:</p> <pre> docker build -t wtf . </pre> <h3>1. 编写.dockerignore文件</h3> <p>构建镜像时，Docker需要先准备 context ，将所有需要的文件收集到进程中。默认的 context 包含Dockerfile目录中的所有文件，但是实际上， <strong>我们并不需要.git目录，node_modules目录等内容</strong> 。 .dockerignore 的作用和语法类似于 .gitignore ，可以忽略一些不需要的文件，这样可以有效加快镜像构建时间，同时减少Docker镜像的大小。示例如下:</p> <pre> .git/ node_modules/ </pre> <h3>2. 容器只运行单个应用</h3> <p>从技术角度讲，你可以在Docker容器中运行多个进程。你可以将数据库，前端，后端，ssh，supervisor都运行在同一个Docker容器中。但是，这会让你非常痛苦:</p> <ul> <li>非常长的构建时间(修改前端之后，整个后端也需要重新构建)</li> <li>非常大的镜像大小</li> <li>多个应用的日志难以处理(不能直接使用stdout，否则多个应用的日志会混合到一起)</li> <li>横向扩展时非常浪费资源(不同的应用需要运行的容器数并不相同)</li> <li>僵尸进程问题 - 你需要选择合适的init进程</li> </ul> <p>因此，我建议大家为每个应用构建单独的Docker镜像，然后使用 <a href="/misc/goto?guid=4958869857673473301" rel="nofollow,noindex">Docker Compose</a> 运行多个Docker容器。</p> <p>现在，我从Dockerfile中删除一些不需要的安装包，另外，SSH可以用 <a href="/misc/goto?guid=4959748760570364194" rel="nofollow,noindex">docker exec</a> 替代。示例如下：</p> <pre> FROM ubuntu ADD. /app RUNapt-get update RUNapt-get upgrade -y # we should remove ssh and mysql, and use # separate container for database RUNapt-get install -y nodejs # ssh mysql RUNcd /app && npm install CMDnpm start </pre> <h3>3. 将多个RUN指令合并为一个</h3> <p>Docker镜像是分层的，下面这些知识点非常重要:</p> <ul> <li>Dockerfile中的每个指令都会创建一个新的镜像层。</li> <li>镜像层将被缓存和复用</li> <li>当Dockerfile的指令修改了，复制的文件变化了，或者构建镜像时指定的变量不同了，对应的镜像层缓存就会失效</li> <li>某一层的镜像缓存失效之后，它之后的镜像层缓存都会失效</li> <li>镜像层是不可变的，如果我们再某一层中添加一个文件，然后在下一层中删除它，则镜像中依然会包含该文件(只是这个文件在Docker容器中不可见了)。</li> </ul> <p>Docker镜像类似于洋葱。它们都有很多层。为了修改内层，则需要将外面的层都删掉。记住这一点的话，其他内容就很好理解了。</p> <p>现在，我们 <strong> 将所有的 <a href="/misc/goto?guid=4959748760684228627" rel="nofollow,noindex">RUN</a> 指令合并为一个 </strong> 。同时把 apt-get upgrade 删除，因为它会使得镜像构建非常不确定(我们只需要依赖基础镜像的更新就好了)</p> <pre> FROM ubuntu ADD. /app RUNapt-get update \ && apt-get install -y nodejs \ && cd /app \ && npm install CMDnpm start </pre> <p>记住一点，我们只能将变化频率一样的指令合并在一起。将node.js安装与npm模块安装放在一起的话，则每次修改源代码，都需要重新安装node.js，这显然不合适。因此，正确的写法是这样的:</p> <pre> FROM ubuntu RUNapt-get update && apt-get install -y nodejs ADD. /app RUNcd /app && npm install CMDnpm start </pre> <h3>4. 基础镜像的标签不要用latest</h3> <p>当镜像没有指定标签时，将默认使用 latest 标签。因此， FROM ubuntu 指令等同于 FROM ubuntu:latest 。当时，当镜像更新时，latest标签会指向不同的镜像，这时构建镜像有可能失败。如果你的确需要使用最新版的基础镜像，可以使用latest标签，否则的话，最好指定确定的镜像标签。</p> <p>示例Dockerfile应该使用 16.04 作为标签。</p> <pre> FROM ubuntu:16.04 # it's that easy! RUNapt-get update && apt-get install -y nodejs ADD. /app RUNcd /app && npm install CMDnpm start </pre> <h3>5. 每个RUN指令后删除多余文件</h3> <p>假设我们更新了apt-get源，下载，解压并安装了一些软件包，它们都保存在 /var/lib/apt/lists/ 目录中。但是，运行应用时Docker镜像中并不需要这些文件。我们最好将它们删除，因为它会使Docker镜像变大。</p> <p>示例Dockerfile中，我们可以删除 /var/lib/apt/lists/ 目录中的文件(它们是由apt-get update生成的)。</p> <pre> FROM ubuntu:16.04 RUNapt-get update \ && apt-get install -y nodejs \ # added lines && rm -rf /var/lib/apt/lists/* ADD. /app RUNcd /app && npm install CMDnpm start </pre> <h3>6. 选择合适的基础镜像(alpine版本最好)</h3> <p>在示例中，我们选择了 ubuntu 作为基础镜像。但是我们只需要运行node程序，有必要使用一个通用的基础镜像吗？ node 镜像应该是更好的选择。</p> <pre> FROM node ADD. /app # we don't need to install node # anymore and use apt-get RUNcd /app && npm install CMDnpm start </pre> <p>更好的选择是alpine版本的 node 镜像。alpine是一个极小化的Linux发行版，只有4MB，这让它非常适合作为基础镜像。</p> <pre> FROM node:7-alpine ADD. /app RUNcd /app && npm install CMDnpm start </pre> <p><a href="/misc/goto?guid=4959748760803308577" rel="nofollow,noindex">apk</a> 是Alpine的包管理工具。它与 apt-get 有些不同，但是非常容易上手。另外，它还有一些非常有用的特性，比如 no-cache 和 --virtual 选项，它们都可以帮助我们减少镜像的大小。</p> <h3>7. 设置WORKDIR和 CMD</h3> <p><a href="/misc/goto?guid=4959748760935805385" rel="nofollow,noindex">WORKDIR</a> 指令可以设置默认目录，也就是运行 RUN / CMD / ENTRYPOINT 指令的地方。</p> <p><a href="/misc/goto?guid=4959664216290813610" rel="nofollow,noindex">CMD</a> 指令可以设置容器创建是执行的默认命令。另外，你应该讲命令写在一个数组中，数组中每个元素为命令的每个单词(参考 <a href="/misc/goto?guid=4959664216290813610" rel="nofollow,noindex">官方文档</a> )。</p> <pre> FROM node:7-alpine WORKDIR/app ADD. /app RUNnpm install CMD["npm", "start"] </pre> <h3>8. 使用ENTRYPOINT (可选)</h3> <p><a href="/misc/goto?guid=4959664216216193649" rel="nofollow,noindex">ENTRYPOINT</a> 指令并不是必须的，因为它会增加复杂度。 ENTRYPOINT 是一个脚本，它会默认执行，并且将指定的命令错误其参数。它通常用于构建可执行的Docker镜像。entrypoint.sh如下:</p> <pre> #!/usr/bin/env sh # $0 is a script name, # $1, $2, $3 etc are passed arguments # $1 is our command CMD=$1 case "$CMD" in "dev" ) npm install export NODE_ENV=development exec npm run dev ;; "start" ) # we can modify files here, using ENV variables passed in # "docker create" command. It can't be done during build process. echo "db: $DATABASE_ADDRESS" >> /app/config.yml export NODE_ENV=production exec npm start ;; * ) # Run custom command. Thanks to this line we can still use # "docker run our_image /bin/bash" and it will work exec $CMD ${@:2} ;; esac </pre> <p>示例Dockerfile:</p> <pre> FROM node:7-alpine WORKDIR/app ADD. /app RUNnpm install ENTRYPOINT["./entrypoint.sh"] CMD["start"] </pre> <p>可以使用如下命令运行该镜像:</p> <pre> # 运行开发版本 docker run our-app dev # 运行生产版本 docker run our-app start # 运行bash docker run -it our-app /bin/bash </pre> <h3>9. 在entrypoint脚本中使用exec</h3> <p>在前文的entrypoint脚本中，我使用了 exec 命令运行node应用。不使用 exec 的话，我们则不能顺利地关闭容器，因为SIGTERM信号会被bash脚本进程吞没。 exec 命令启动的进程可以取代脚本进程，因此所有的信号都会正常工作。</p> <h3>10. COPY与ADD优先使用前者</h3> <p><a href="/misc/goto?guid=4959748761168332278" rel="nofollow,noindex">COPY</a> 指令非常简单，仅用于将文件拷贝到镜像中。 <a href="/misc/goto?guid=4959748761287084058" rel="nofollow,noindex">ADD</a> 相对来讲复杂一些，可以用于下载远程文件以及解压压缩包(参考 <a href="/misc/goto?guid=4959748761410662871" rel="nofollow,noindex">官方文档</a> )。</p> <pre> FROM node:7-alpine WORKDIR/app COPY. /app RUNnpm install ENTRYPOINT["./entrypoint.sh"] CMD["start"] </pre> <h3>11. 合理调整COPY与RUN的顺序</h3> <p>我们应该 <strong>把变化最少的部分放在Dockerfile的前面</strong> ，这样可以充分利用镜像缓存。</p> <p>示例中，源代码会经常变化，则每次构建镜像时都需要重新安装NPM模块，这显然不是我们希望看到的。因此我们可以先拷贝 package.json ，然后安装NPM模块，最后才拷贝其余的源代码。这样的话，即使源代码变化，也不需要重新安装NPM模块。</p> <pre> FROM node:7-alpine WORKDIR/app COPYpackage.json /app RUNnpm install COPY. /app ENTRYPOINT["./entrypoint.sh"] CMD["start"] </pre> <h3>12. 设置默认的环境变量，映射端口和数据卷</h3> <p>运行Docker容器时很可能需要一些环境变量。在Dockerfile设置默认的环境变量是一种很好的方式。另外，我们应该在Dockerfile中设置映射端口和数据卷。示例如下:</p> <pre> FROM node:7-alpine ENV PROJECT_DIR=/app WORKDIR$PROJECT_DIR COPYpackage.json $PROJECT_DIR RUNnpm install COPY. $PROJECT_DIR ENV MEDIA_DIR=/media \ NODE_ENV=production \ APP_PORT=3000 VOLUME$MEDIA_DIR EXPOSE $APP_PORT ENTRYPOINT["./entrypoint.sh"] CMD["start"] </pre> <p><a href="/misc/goto?guid=4959748761547392780" rel="nofollow,noindex">ENV</a> 指令指定的环境变量在容器中可以使用。如果你只是需要指定构建镜像时的变量，你可以使用 <a href="/misc/goto?guid=4959748761675952526" rel="nofollow,noindex">ARG</a> 指令。</p> <h3>13. 使用LABEL设置镜像元数据</h3> <p>使用 <a href="/misc/goto?guid=4959748761788100665" rel="nofollow,noindex">LABEL</a> 指令，可以为镜像设置元数据，例如 <strong>镜像创建者</strong> 或者 <strong>镜像说明</strong> 。旧版的Dockerfile语法使用 <a href="/misc/goto?guid=4959748761897210146" rel="nofollow,noindex">MAINTAINER</a> 指令指定镜像创建者，但是它已经被弃用了。有时，一些外部程序需要用到镜像的元数据，例如 <a href="/misc/goto?guid=4959748762016049445" rel="nofollow,noindex">nvidia-docker</a> 需要用到 com.nvidia.volumes.needed 。示例如下:</p> <pre> FROM node:7-alpine LABELmaintainer "jakub.skalecki@example.com" ... </pre> <h3>14. 添加HEALTHCHECK</h3> <p>运行容器时，可以指定 --restart always 选项。这样的话，容器崩溃时，Docker守护进程(docker daemon)会重启容器。对于需要长时间运行的容器，这个选项非常有用。但是，如果容器的确在运行，但是不可(陷入死循环，配置错误)用怎么办？使用 <a href="/misc/goto?guid=4959748762150621416" rel="nofollow,noindex">HEALTHCHECK</a> 指令可以让Docker周期性的检查容器的健康状况。我们只需要指定一个命令，如果一切正常的话返回0，否则返回1。对HEALTHCHECK感兴趣的话，可以参考 <a href="/misc/goto?guid=4959748762280105007" rel="nofollow,noindex">这篇博客</a> 。示例如下:</p> <pre> FROM node:7-alpine LABELmaintainer "jakub.skalecki@example.com" ENV PROJECT_DIR=/app WORKDIR$PROJECT_DIR COPYpackage.json $PROJECT_DIR RUNnpm install COPY. $PROJECT_DIR ENV MEDIA_DIR=/media \ NODE_ENV=production \ APP_PORT=3000 VOLUME$MEDIA_DIR EXPOSE $APP_PORT HEALTHCHECKCMD curl --fail http://localhost:$APP_PORT || exit 1 ENTRYPOINT["./entrypoint.sh"] CMD["start"] </pre> <p>当请求失败时， curl --fail 命令返回非0状态。</p> <p>来自：https://kiwenlau.com/2017/05/15/write-excellent-dockerfile/</p> <p> </p>