一、Dockerfile概念

二、Docker镜像的创建

2.1 基于已有的镜像创建

2.2 基于本地模板创建

2.3 基于dockerfile创建

dockerfile结构

构建镜像的命令

三、镜像分层的原理

3.1 docker镜像分层（基于AUFS构建）

3.2 bootfs内核空间

3.3 rootfs内核空间

3.4 AUFS与overlay/overlay2

overlay结构

3.5 联合文件系统（UnionFS）

3.6 镜像加载原理

四、dockerfile操作指令

4.1 CMD和ENTRYPOINT介绍

exec和shell模式的区别

exec模式下传入命令

4.2 使用exec模式无法输出环境变量

4.3 shell模式

一、Dockerfile概念

Docker是一个文本文件，文件中包含了一条条的指令（instruction），用于构建镜像。每一条指定构建一层镜像，因此每一条指令的内容，就是描述该层镜像应当如何构建

dockerfile是自定义镜像的一套规则
docker由多条指定构成，docker的每一条指令都会对应于docker镜像中的每一层

dockerfile的原理就是镜像分层。

① Dockerfile中的每个指令都会创建一个新的镜像层（是一个临时的容器，执行完后将不再存在，再往后进行重新的创建与操作）。
② 镜像层将被缓存和复用（后续的镜像层将基于前面的一层，每一层都会有下面几层的缓存）
③ 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（后续操作必然更改前面的镜像层），那么对应的镜像层缓存就会失效（自动销毁）。
④ 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（第一层不成功，那么第二层也不成功，相当于地基）。
⑤ 容器的修改并不会影响镜像，如果在某一层中添加一个文件，在下一层中删除它，镜像中依然会包含该文件。

二、Docker镜像的创建

创建镜像的三种办法

基于已有镜像的创建
基于本地模板创建
基于Dockerfile创建

2.1 基于已有的镜像创建

原理：将容器里面运行的程序及运行环境打包生成新的镜像

docker commit [选项] [容器id] 仓库名:标签

常用选项

选项	描述
-m	说明信息
-a	作者信息
-p	生成过程中停止容器的运行

2.2 基于本地模板创建

原理：通过导入操作系统模板文件生成新的镜像

wget http://download.openvz.org/template/precreated/debian-7.0-x86-minimal.tar.gz
#使用wget命令导入为本地镜像docker import debian-7.0-x86-minimal.tar.gz -- debian:v1
或
cat debian-7.0-x86-minimal.tar.gz |docker import - debian:v1
#生成镜像docker images
#查看镜像docker run -itd debian:v1 bash
#创建并启动容器

2.3 基于dockerfile创建

dockerfile是一组指令组成的文件
dockerfile每行支持一条指令，每条指令可携带多个参数，一条指令可以用&&方式，去写多条指令
dockerfile支持以"#"为开头的注释

dockerfile结构

基于镜像信息（linux发行版：比如centos、ubuntu、suse、debian、alpine、redhat）
维护者信息（docker search可查看）
镜像操作指令（tar yum make）
容器启动时执行指令（cmd [“/root/run/sh”]、entrypoint、都是系统启动时，第一个加载的程序/脚本/命令）

构建镜像的命令

可以在构建镜像时指定资源限制

在编写Docker时，需要遵守严格的格式

第一行必须使用FROM指令指明所基于的镜像名称
之后使用MAINTAINER指令说明维护该镜像的用户信息
然后是镜像操作相关指令，如RUN指令。每一条指令，都会给基础镜像添加新的一层
最后使用CMD指令指定启动容器时，要运行的命令操作

三、镜像分层的原理

Docker镜像结构的分层

镜像不是一个单一的文件，而是有多层结构构成。容器其实在镜像的最上面加了一层读写层，在运行容器里做的任何文件改动，都会写到这个读写层。如果删除了容器，也就删除了其最上面的读写层，文件改动也就丢失了。Docker使用存储驱动管理镜像每层内容及可读可写层的容器层

Dockerfile中的每个指令都会创建一个新的镜像层
镜像层将被缓存和复用
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
某一层的镜像缓存失效，它之后的镜像层缓存都会失效
镜像层是不可变的，如果在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

3.1 docker镜像分层（基于AUFS构建）

docker镜像位于bootfs之上
每一层镜像的下一层为父镜像
每一层镜像称为base images（操作系统环境镜像）
容器层（可读可写，为了给用户操作），在最顶层（writeable）
容器层以下都是readonly

3.2 bootfs内核空间

主要包含bootloader（引导程序）和kernel（内核）

bootloader主要引导加载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在内存中了，此时内存的使用权由bootfs交给内核，此时系统也会写在bootfs
在linux操作系统中，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

3.3 rootfs内核空间

bootfs之上（base images，例如centos、ubuntu）
包含的就是典型的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

3.4 AUFS与overlay/overlay2

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，对外呈现出一个同一的文件系统，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
overFS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

overlay在linux主机上只有两层，一个目录在下层，用来保存镜像，另一个目录在上层，用来存储容器信息

rootfs    #基础镜像
lower     #下层信息（为镜像层，只读）
upper     #上层目录（容器信息，可写）
worker    #运行的工作目录（copy-on-write写时复制-->准备容器环境）
mergod    #视图层（容器视图）#docker 镜像层次结构总结
1、base images :基础镜像
2、image :固化了一个标准运行环境，镜像本身的功能-封装一组功能性的文件，通过统一的方式，文件格式提供出来（只读）
3、container :容器层（读写）
4、docker-server 端
5、呈现给docker-client（视图）

3.5 联合文件系统（UnionFS）

UnionFS(联合文件系统)： Union文件系统(UnionFS)是一种分层、轻量级并且高性能的文件系统，它支持对文件系统的修改作为一次提交来一层层的叠加，同时可以将不同目录挂载到同一个虚拟文件系统下。AUFS、overlayFS 及Devicemapper 都是一种UnionFS 。

Union文件系统是Docker镜像的基础。镜像可以通过分层来进行继承，基于基础镜像(没有父镜像)，可以制作各种具体的应用镜像。

特性： 一次同时加载多个文件系统，但从外面看起来，只能看到一一个文件系统，联合加载会把各层文件系统叠加起来，这样最终的文件系统会包含所有底层的文件和目录。

我们下载的时候看到的一层层的就是联合文件系统。

3.6 镜像加载原理

在Docker镜像的最底层是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，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
我们可以理解成一开始内核里什么都没有，①操作一个命令下载debian，这时就会在内核上面加一层基础镜像；②再安装一个apache，又会在images上层叠加一层image。最后看起来就想一个文件系统即容器的rootfs。在Docker的体系里把这些rootfs叫做Docker的镜像③但是，此时的每一层rootfs都是read-only的，我们此时还不能对其进行操作。当我们创建一个容器，也就是将Docker镜像进行实例化，系统会在一层或是多层read-only的rootfs之上分配一层空的read-write的rootfs

四、dockerfile操作指令

指令	含义
FROM	指定新镜像所基于的镜像。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，例如：centos 7from有两层含义： ①开启一个新的镜像，②必须写的一行指令
MAINTAINER	说明新镜像的维护人信息（可写可不写）
RUN命令	每一条RUN后面跟一条命令，在所基于的镜像上执行命令，并提交到新的镜像中， RUN必须大写。
CMD [“要运行的程序”，“参数1”，“参数2”]	指定启动容器时需要运行的命令或脚本， Dockerfile只能有一条CMD命令，如果指定多条则只能执行最后一条，“/bin/bash”也是一条CMD，并且会覆盖images镜像里面的cmd
ENTRYPOINT [“要运行的程序”，“参数1”，“参数2”]	设定容器启动时第一个运行的命令及其参数。可以通过使用命令：docker run --entrypoint 来覆盖镜像中的ENTRYPOINT指令的内容
EXPOSE [端口号]	指定新镜像加载到Docker时要开启的端口 “暴露端口”，就是这个容器暴露出去的端口号。
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，容器可以根据自己的需求创建时传入环境变量，镜像不可以
ADD [源文件/目录] [目标文件/目录]	①将源文件复制到目标文件，源文件要与Dockerfile位于相同目录中。 ②或者时一个URL。 ③若源文件时压缩包的则会将其解压。
COPY [源文件/目录] [目标文件/目录]	将本地主机上的文件/目录复制达到目标地点，源文件/目录要与Dockerfile在相同的目录中， copy只能用于复制，add复制的同时，还可以将对象解压， copy比add节省资源
VOLUME [“目录”]	在容器中创建一个挂载点，简单来说就是 -v，指定镜像的目录挂载到宿主机上。
USER [用户名/UID]	指定运行容器的用户
WORKDIR [路径]	为后续的RUN、CMD、ENTRYPOINT指定工作目录，相当于一个临时的“CD ” ，否则需要使用绝对路径，例如 workdir /opt ，移动到opt目录下，后续执行的指令都是在/opt下面操作
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 “（是一种优化）”
HEALTHCHECK	健康检查

4.1 CMD和ENTRYPOINT介绍

要想了解cmd和entrypoint的区别，首先必须了解到exec模式和shell模式的区别

exec和shell模式的区别

exec模式：容器加载时使用的启动的第一个任务进程
shell模式：容器加载时第一个bash环境（/bin/bash、/bin/sh、/bin/init）

exec模式下传入命令

cd /opt
mkdir test
#创建Dockerfile的工作目录vim Dockerfile
FROM centos:7
CMD ["top"]
#编写Dockerfile文件docker build -t centos:7 .
#基于dockerfile构建镜像docker run -it --name test centos:7
#基于构建好的镜像启动容器docker logs test
#查看执行的命令docker exec test ps sux
#传入ps aux 命令执行，查看结果

启动时传入/bin/bash命令

docker run -itd --name test01 centos:7 /bin/bash
#基于构建好的镜像启动容器，并且加上/bin/bash命令docker exec test01 ps aux
#通过exec 传入命令查看执行效果

4.2 使用exec模式无法输出环境变量

cd /opt/test
vim Dockerfile
FROM centos:7
CMD ["echo","$HOME"]
#编写新的dockerfile文件echo $HOME
#有shell环境下输出的变量值docker build -t centos:new .
#构建dockerfile镜像docker images
#查看镜像docker run -itd --name new centos:new
#基于构建好镜像的启动容器docker ps
#查看运行的容器docker logs new
#查看执行结果

4.3 shell模式


vim Dockerfile
FROM centos:7
CMD ["sh","-c","echo $HOME"]
#编写一个dockerfile文件docker build -t centos:new2
#基于文件编写centos:new2的镜像docker images
#查看镜像docker run -itd --name new2 centos:new2
#启动容器docker logs new2
#查看输出日志

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dockerfile结构

构建镜像的命令

三、镜像分层的原理

3.1 docker镜像分层（基于AUFS构建）

3.2 bootfs内核空间

3.3 rootfs内核空间

3.4 AUFS与overlay/overlay2

overlay结构

3.5 联合文件系统（UnionFS）

3.6 镜像加载原理

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exec和shell模式的区别

exec模式下传入命令

4.2 使用exec模式无法输出环境变量

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