如何構建 Docker 鏡像：從零開始的完整指南

作者：劉俊夏 2025-01-26 16:57:02

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在一個 Dockerfile 里，在左邊的一切都是指令(Instruction)，而在右邊的一切都是賦予給指令的參數(Argement)。還有，要記著這個文件名稱是 Dockerfile?它不需要任何的擴展名。

引言

在本文中，您將學習如何從頭開始構建一個Docker鏡像，并使用Dockerfile將您的應用程序部署并運行為一個Docker容器[1]。

如您所知，Docker 是一種用于打包、部署和運行應用程序的工具，它能夠在輕量級容器中完成這些操作。如果您想了解Docker的基礎知識，請參考《Docker 詳解》[2]博客。

如果您還沒有安裝 Docker，請檢查 Docker Installation Guide[3]。

開始

Dockerfile 詳解

一個 Docker 鏡像最基礎的建筑塊是一個 Dockerfile。

一個 Dockerfile 是一個帶有指令和參數的簡易的文本文件。Docker 可以通過讀取這些在 Dockerfile 里給出的指令自動構建鏡像。

在一個 Dockerfile 里，在左邊的一切都是指令(Instruction)，而在右邊的一切都是賦予給指令的參數(Argement)。還有，要記著這個文件名稱是 Dockerfile 它不需要任何的擴展名。

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以下的表格中包含了重要的 Dockerfile 指令和它們的解釋。

Dockerfile 指令	解釋
FROM	可以從容器注冊表拉取的基礎鏡像 ( Docker hub, GCR, Quay, ECR, 等等)
RUN	在鏡像構建過程中執行的命令
ENV	在鏡像中設置環境變量。它是構建過程中是可用的，同樣在運行的容器中也是。如果您只想要在構建時間中使用它，請使用 ARG 指令
COPY	拷貝本地文件和目錄到鏡像中
EXPOSE	為 Docker 容器指定特定的要暴露的端口
ADD	它是 COPY 指令的功能更豐富的版本。它還允許從源 URL 復制并將 tar 文件自動提取到鏡像中。但是，`建議使用 COPY 命令而不是 ADD`。如果要下載遠程文件，請使用 curl 或使用 RUN 獲取
WORKDIR	設置當前的工作目錄。您可以在一個 Dockerfile 里面重復使用這個指令去設置一個不同的工作目錄。如果您設置了 ENTRYPOINT，像 RUN，CMD，ADD，COPY，或者 ENTRYPOINT 這樣的指令就會在你的這個目錄里執行
VOLUME	它是用于創建或者掛載卷到 Docker 容器
USER	當運行容器時，設置用戶名稱和 UID 。你可以使用這個指令去設置一個非 root 的容器用戶
LABEL	它是去指定 Docker 鏡像的 `metadata` 信息
ARG	設置構建時，帶有 Key 和 Value 的變量。當容器運行時，ARG 變量將不可用。如果你堅持想要在一個運行的容器中使用一個變量，請使用 ENV
SHELL	它被用于為了給其后的 RUN，CMD 和 ENTRYPOINT 去設置 shell 選項和默認 shell 。
CMD	它用于在一個運行的容器中執行一條命令。這里只能有一個 CMD，如果有多個，`它只讓最后一個執行。它還可以被 Docker CLI 覆蓋`
ENTRYPOINT	當容器啟動時，指定的命令將會執行。如果您不指定任何 ENTRYPOINT，它默認會是 /bin/sh -c 。您還可以使用 CLI 的 --entrypoint 覆蓋 ENTRYPOINT。為了更多的信息請參考如下網址： `https://devopscube.com/run-scripts-docker-arguments/`

使用 Dockerfile 構建 Docker 鏡像

在這一節，您將會學習使用一個在現實工作中使用的案例去構建一個 Docker 鏡像。我們將會從頭使用一個自定義的 Index 頁面去創建一個 Nginx Docker 鏡像。

以下的照片展示了鏡像構建過程的工作流。

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跟隨以下給出的步驟去構建一個 Docker 鏡像。

這篇文章中被使用的 Dockerfile 和 configs 被托管在 Docker 鏡像實例 Github repo[4] 上面。您可以克隆它以便參考。

步驟 1: 創建一個必須的文件和文檔

創建一個名為 nginx-image 和一個名為 files 的文件夾

mkdir nginx-image && cd nginx-image
mkdir files

創建一個 .dockerignore 文件

touch .dockerignore

步驟 2: 創建一個模板 HTML 文件和 config 文件

當您構建一個為實時項目的 Docker 鏡像時，它包含了代碼或者應用配置文件。

用于演示目的，我們將要創建一個簡單的 HTML 文件和 config 文件作為我們的 app 代碼，再使用 Docker 打包。這是一個簡單的 index.html 文件。如果您愿意，您可以創建您自己喜歡的。

cd 進入文件夾。

cd files

創建一個 index.html 文件。

vim index.html

復制以下的內容到 index.html 再保存這個文件。

<html>
  <head>
    <title>Dockerfile</title>
  </head>
  <body>
    <div class="container">
      <h1>My App</h1>
      <h2>This is my first app</h2>
      <p>Hello everyone, This is running via Docker container</p>
    </div>
  </body>
</html>

創建一個名字為 default 的文件

vim default

復制以下的的內容到 default 文件

server {
    listen 80 default_server;
    listen [::]:80 default_server;
    
    root /usr/share/nginx/html;
    index index.html index.htm;

    server_name _;
    location / {
        try_files $uri $uri/ =404;
    }
}

步驟 3: 選擇一個基礎鏡像

我們在 Dockerfile 中使用 FROM 命令，該命令指示 Docker 根據 Docker 中心或任何使用 Docker 配置的容器注冊表上可用的鏡像創建鏡像。我們稱它為一個基礎鏡像。

它是和我們在云上如何從一個虛擬機鏡像創建一個虛擬機是相似的。

選擇一個基礎鏡像取決于我們的應用和選擇的 OS 平臺。在我們的例子中，我們選擇 ubuntu:18.04 基礎鏡像。

為了避免潛在的風險，應總是為您的應用使用 official/org 批準的基礎鏡像。最后，我們已經添加了所有的已經認證的容器基礎鏡像的公共倉庫，還有，當它來到生產使用案例時，總是使用 minimal 基礎鏡像類似 Alpine[5]（僅僅5Mib）或者 distroless images[6]，Distroless alpine僅僅 2 MiB

步驟 4: 創建一個 Dockerfile

在 nginx-image 文件夾中創建一個 Dockerfile。

vim Dockerfile

這里是一份簡單的 Dockerfile 為了我們能夠好的繼續。然后把這些添加到我們的 Dockerfile。

FROM ubuntu:18.04  
LABEL maintainer="contact@devopscube.com" 
RUN  apt-get -y update && apt-get -y install nginx
COPY files/default /etc/nginx/sites-available/default
COPY files/index.html /usr/share/nginx/html/index.html
EXPOSE 80
CMD ["/usr/sbin/nginx", "-g", "daemon off;"]

這里是每一步的解釋：

1. 使用 LABEL 指令, 我們添加了關于維護者的一些信息。他不是必須的指令哈。
2. FROM 指令將會從 Docker hub 拉取 Ubuntu 18.04 版本的鏡像，在第三行，我們正在安裝 Nginx 。
3. 然后，我們將 Nginx 的默認配置文件從本地文件目錄拷貝到目標鏡像目錄。
4. 下一步，我們將 Index.html 文件從本地目錄拷貝進目標鏡像目錄。它將會覆蓋在 Nginx 安裝過程中被創建的默認的 Index.html 文件。
5. 我們暴露了 80 端口，作為 Nginx 服務監聽的 80 端口。
6. 最終，當 Docker 鏡像啟動，我們的 Nginx 服務會在運行過程中使用 CMD 指令。

在Docker 容器，這個 daemon off; 指令會告訴 Nginx 停留在前端。這就意味著 Nginx 進程進會保持運行不會停止，直到你自己停止這個容器。它不允許 Nginx 的自守護進程行為。-g 選項指定了一個指令給 Nginx 。

我們在前臺運行該進程的原因是將控制臺進程附加到標準輸入、輸出和錯誤。這意味著您可以看到來自 Nginx 進程的日志或消息。

步驟 4: 構建你的第一個 Docker 鏡像

最終的文件夾和文件結構看起來像以下內容。

nginx-image
├── Dockerfile
└── files
    ├── default
    └── index.html

現在，我們要使用 Docker 命令構建我們的鏡像。以下的命令會從相同的目錄使用 Dockerfile 構建鏡像。

docker build -t nginx:1.0 .

1. -t 是為了給這個鏡像起個名字和指定你的標簽

2. nginx 是這個鏡像的名字

3. 1.0 是這個標簽名稱。如果你不添加任何標簽，它默認的標簽名稱為 Latest

4. . 在末尾的 . 意味著我們會參考 Dokerfile 位置作為我們的 Docker 構建上下文。也就是我們現在的目錄

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如果 Dockerfile 在另一個文件夾，那么你需要明確的把它指定出來，否則會找不到

docker build -t nginx /path/to/folder

現在，我們可以使用這個命令列出鏡像

docker images

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我們在這里可以看見標簽是1.0。如果我們想要弄一個指定的標簽，我們可以這樣寫 image-name:[tag] 。還是那句話，如果你不指定任何標簽，默認會是 Latest 。

docker build -t nginx:2.0 .

一個單一的鏡像可以有多個標簽。這里有兩種我們普遍認同的給鏡像打標簽的方法：

1. 穩定的 Tags – 我們可以繼續拉取我們指定的標簽，它會繼續獲得更新。標簽總是不變的，但是鏡像的內容可以改變。

2. 唯一的 Tags – 我們為每一個鏡像使用一個不同和唯一的標簽。有多種方式可以提供唯一標簽，例如日期時間戳、構建編號、提交 ID 等。

當它到生產環境時，一個推薦給 Docker 鏡像打標簽的方法是語義版本控制(Semver) [7]

Docker 緩存了構建步驟，因此如果我們再次構建這個鏡像，過程會移動地快一點。例如，它不會再次下載 Ubuntu 18.04 鏡像

使用體積大的鏡像會讓容器的構建和部署時間變長。如果你想要學習更過關于優化 Docker 鏡像，請參考減少 Docker 鏡像[8]指南。

步驟 5: 測試你的 Docker 鏡像

現在，構建過鏡像之后，我們將會運行這個 Docker 鏡像。這個命令是：

docker run -d -p 9090:80 --name webserver nginx:1.0

這里

1. -d 這個表示讓容器在后臺運行

2. -p 這個為了指定端口，格式為本地端口:容器端口

3. --name 指定容器的名稱，webserver 是我們的名稱

我們可以通過以下的命令檢查這個容器

docker ps

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現在在瀏覽器中，如果你去到 http://[host-ip]:9090，您可以看到索引頁，其中顯示了我們添加到 docker 鏡像中的自定義 HTML 頁面中的內容。

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推送 Docker 鏡像到 Docker Hub

推送我們的 Docker 鏡像到 Docker hub[9]，我們需要在 Docker hub 創建一個帳號。

從終端執行以下命令登錄。它將會要求輸入一個用戶名和密碼。也支持 Docker hub 憑證。

docker login

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登錄進去之后，現在我們需要用 Docker hub 用戶名給我們的鏡像打標簽，如下所示。

docker tag nginx:1.0 <username>/<image-name>:tag

例如，這里的 devopscube 是 Dockerhub 用戶名。

docker tag nginx:1.0 devopscube/nginx:1.0

再次運行 docker images 命令，檢查被打了標簽的鏡像將會顯示在這里。

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現在，我們使用以下的命令推送我們的鏡像到 Docker hub 。

docker push devopscube/nginx:1.0

現在，你可以在你的 Docker Hub 賬戶中檢查這個鏡像是否可用的。

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在 Dockerfile 中使用 heredoc

Dockerfile 還支持 heredoc[10] 語法。如果你有多個 RUN 命令，那么你就可以使用 heredoc，如下所示。

RUN <<EOF
apt-get update
apt-get upgrade -y
apt-get install -y nginx
EOF

還有，讓我們聊聊你想要從 Dockerfile 執行的一個 Python 腳本，你可以使用以下的的語法。

RUN python3 <<EOF
with open("/hello", "w") as f:
    print("Hello", file=f)
    print("World", file=f)
EOF

你還可以使用 heredoc 語法去創建一個文件，這里是一個 Nginx 例子。

FROM nginx

COPY <<EOF /usr/share/nginx/html/index.html
<html>
  <head>
    <title>Dockerfile</title>
  </head>
  <body>
    <div class="container">
      <h1>My App</h1>
      <h2>This is my first app</h2>
      <p>Hello everyone, This is running via Docker container</p>
    </div>
  </body>
</html>
EOF

Dockerfile 的最好實踐

這里是一些我們應該遵循 Dockerfile 的通常做法：

1. 使用一個 .dockerignore 文件去排除不必要的文件和目錄，好增強我們的構建性能。

2. 只使用被信任的基礎鏡像，進行定期更新的鏡像。

3. 在 Dockerfile 每一個指令都向 Docker 鏡像添加了額外的一層。通過把指令合并，讓鏡像層盡量以最少的層去構建，有助于增強構建性能和時間。

4. 以一個非 ROOT 用戶去運行，有助于更加安全。

5. 把鏡像體積保持為最小：在你的鏡像中，為了更快的部署，要避免安裝不必要的工具，以減少鏡像的大小。使用盡可能小的鏡像為了減少攻擊面。

6. 使用特定標簽覆蓋鏡像的最新標簽，以避免隨著時間的推移發生重大變化。

7. 當創建多個緩存的層時，它通常會影響到構建過程的效率，所以應避免使用多個 RUN 命令。

8. 永遠不要往你的 Dockerfile 中共享和拷貝應用程序的憑證或者任何敏感的信息。如果你使用了它，請將其添加它到 .dockerignore。

9. 盡可能在末尾中使用 EXPOSE 和 ENV 命令。

10. 使用一個 linter: 使用一個像 hadolint[11] 的 linter 去檢查你的 Dockerfile，這是為了常見的問題和最好的實踐。

11. 每一個容器只使用一個單獨進程: 每一個容器應該只運行一個單獨的進程。這是為了讓它更容易去管理和監控容器，還有幫助我們保持容器是輕量的。

12. 使用多階段構建：使用多階段構建去創建更小和更有效率的鏡像。

潛在的 Docker 構建問題

1. 如果在 Dockerfile 里面有一個語法錯誤或者一個無效的參數，Docker build 命令將會有一個錯誤信息的失敗。可以檢查語法去解決這個。

2. 始終嘗試使用 docker run 命令為容器命名。如果不指定名稱，Docker 會自動分配一個隨機名稱，這可能會導致一些問題。

3. 端口沖突問題：有時會遇到類似 Bind for 0.0.0.0:8080 failed: port is already allocated 的錯誤，這是因為其他軟件或服務正在使用該端口。可以通過 netstat 或 ss 命令檢查端口占用情況，然后選擇使用其他端口或停止占用端口的服務來解決此問題。

4. 依賴包下載失敗：有時 Docker 會報錯 Failed to download package [package-name]，這通常是因為容器無法訪問互聯網或存在其他依賴問題。

Docker 鏡像注冊表

在步驟一中提到過，你應該始終選擇官方認證的基礎鏡像作為應用的鏡像。

以下表格列出了一些公共可用的容器注冊表，你可以在這些注冊表中找到官方認證的基礎鏡像和應用鏡像：

Registry	Base Images
Docker	Docker hub base images[12]
Google Cloud	Distroless base images[13]
AWS	ECR public registry[14]
Redhat Quay	Quay Registry[15]

Docker Image vs. Containers

Docker 鏡像是文件系統和應用依賴的快照。它是一個可執行的軟件包，包含了運行應用所需的一切，比如應用代碼、庫、工具、依賴項和其他文件。你可以將其類比為虛擬機的黃金鏡像。

Docker 鏡像以堆疊在一起的只讀層形式組織。

Docker 容器是 Docker 鏡像的運行實例。就像從虛擬機鏡像創建虛擬機一樣，我們從容器鏡像創建容器。當你從 Docker 鏡像創建容器時，會在現有鏡像層之上創建一個可寫層。

Docker 鏡像和容器之間的主要區別在于容器頂部的可寫層。這意味著，如果你從一個鏡像運行了五個容器，所有容器都會共享鏡像中的相同只讀層，而頂部的可寫層對每個容器來說是獨立的。

因此，當你刪除容器時，其可寫層也會被刪除。

鏡像可以獨立于容器存在，而容器需要鏡像才能運行。我們可以從同一個鏡像創建多個容器，每個容器都有自己獨立的數據和狀態。

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Docker 鏡像構建 FAQs

如何使用來自 Docker hub 以外的容器注冊表的基礎鏡像？

默認情況下，Docker 引擎配置為使用 Docker Hub 作為容器注冊表。因此，如果你只指定鏡像名稱，Docker 會從 Docker Hub 拉取鏡像。然而，如果你想從其他容器注冊表拉取鏡像，則需要提供完整的鏡像 URL。例如：FROM gcr.io/distroless/static-debian11。