dockerfile 最佳实践

Dockerfile概述

1、Docker build 原理概述

Docker 可以从 Dockerfile 中读取指令自动构建镜像，Dockerfile是一个包含构建指定镜像所有命令的文本文件。Docker坚持使用特定的格式并且使用特定的命令。你可以在 Dockerfile参考页面学习基本知识。

Docker 镜像由只读层组成，每个层代表一个 Dockerfile 指令。这些层是堆叠的，每一层都是前一层变化的增量。如下的Dockerfile：

# syntax=docker/dockerfile:1
FROM ubuntu:18.04
COPY . /app
RUN make /app
CMD python /app/app.py

每条指令创建一层：

FROM从ubuntu:18.04Docker 镜像创建一个层。
COPY 从 Docker 客户端的当前目录添加文件。
RUN执行make命令.
CMD 指定要在容器内运行的命令。

当运行一个镜像并生成一个容器时，Docker会在底层的顶部添加一个新的可写层（“容器层”）。对正在运行的容器所做的所有更改，例如写入新文件、修改现有文件和删除文件，都将写入此可写容器层。有关镜像层（以及 Docker 如何构建和存储镜像）的更多信息，请参阅关于存储驱动程序。

2、了解构建上下文

当发出docker build命令时，当前目录称为构建上下文，默认情况下，Dockerfile位于当前目录中(构建上下文中), 但是可以通过-f参数执行Dockerfile的位置。无论Dockerfile实际位于何处，当前目录中文件和目录的所有内容都将作为构建上下文发送到 Docker 守护进程。

如果构建镜像中所包含的不需要的文件越多，将会导致更大的构建上下文和更大的镜像，这会增加构建镜像的时间、拉取和推送镜像的时间以及容器运行时的大小。要查看构建上下文有多大，当编译dockerfile的时候可以看到如下输出:

1	Sending build context to Docker daemon 187.8MB

3、通过管道来执行Dockerfile

Docker 执行的Dockerfile允许来自管道，stdin的内容可以是本地内容或者远程内容,在不将Dockerfile写到本地磁盘中，或者只执行一次Dockerfile的情况下，通过管道执行dockerfile将非常有意义。

# example1
echo -e 'FROM busybox\nRUN echo "hello world"' | docker build -

# example2
docker build -<<EOF
FROM busybox
RUN echo "hello world"
EOF

使用来自stdin的Dockerfile执行构建将无需发送构建上下文到Docker守护进程，在Dockerfile 不需要将文件复制到映像中的情况下，省略构建上下文会很有用，并且可以提高构建速度，因为没有文件被发送到守护程序。如果想通过从构建上下文中排除某些文件来提高构建速度，请参考exclude with .dockerignore。

一般性的指南和建议

1、容器应该是短暂的

通过 Dockerfile 构建的镜像所启动的容器应该尽可能短暂（生命周期短）。「短暂」意味着可以停止和销毁容器，并且创建一个新容器并部署好所需的设置和配置工作量应该是极小的(说的是临时镜像生命周期尽可能短暂)。

2、使用 .dockerignore 文件

使用 Dockerfile 构建镜像时最好是将 Dockerfile 放置在一个新建的空目录下。然后将构建镜像所需要的文件添加到该目录中。为了提高构建镜像的效率，你可以在目录下新建一个 .dockerignore 文件来指定要忽略的文件和目录。.dockerignore 文件的排除模式语法和 Git 的 .gitignore 文件相似。

3、使用多阶段构建

多阶段构建允许您大幅减少最终图像的大小，而无需费力减少中间层和文件的数量。因为镜像是在构建过程的最后阶段构建的，所以您可以通过利用构建缓存来最小化镜像层。

# syntax=docker/dockerfile:1
FROM golang:1.16-alpine AS build

# Install tools required for project
# Run `docker build --no-cache .` to update dependencies
RUN apk add --no-cache git
RUN go get github.com/golang/dep/cmd/dep

# List project dependencies with Gopkg.toml and Gopkg.lock
# These layers are only re-built when Gopkg files are updated
COPY Gopkg.lock Gopkg.toml /go/src/project/
WORKDIR /go/src/project/
# Install library dependencies
RUN dep ensure -vendor-only

# Copy the entire project and build it
# This layer is rebuilt when a file changes in the project directory
COPY . /go/src/project/
RUN go build -o /bin/project

# This results in a single layer image
FROM scratch
COPY --from=build /bin/project /bin/project
ENTRYPOINT ["/bin/project"]
CMD ["--help"]

4、避免安装不必要的包

为了降低复杂性、减少依赖、减小文件大小、节约构建时间，你应该避免安装任何不必要的包。例如，不要在数据库镜像中包含一个文本编辑器。

5、一个容器只运行一个进程

应该保证在一个容器中只运行一个进程。将多个应用解耦到不同容器中，保证了容器的横向扩展和复用。例如，一个web应用栈会包含3个独立的容器，每个都有自己独立的镜像，以解耦的方式来管理web应用，数据库。

6、尽量减少镜像层数

你需要在 Dockerfile 可读性（也包括长期的可维护性）和减少层数之间做一个平衡。

7、将多行参数排序

将多行参数按字母顺序排序（比如要安装多个包时）。这可以帮助你避免重复包含同一个包，更新包列表时也更容易。也便于 PRs 阅读和审查。建议在反斜杠符号 \ 之前添加一个空格，以增加可读性。

下面是来自 buildpack-deps 镜像的例子：

RUN apt-get update && apt-get install -y \
  bzr \
  cvs \
  git \
  mercurial \
  subversion

8、利用构建缓存

在镜像的构建过程中，Docker 会遍历 Dockerfile 文件中的指令，然后按顺序执行。在执行每条指令之前，Docker 都会在缓存中查找是否已经存在可重用的镜像，如果有就使用现存的镜像，不再重复创建。如果你不想在构建过程中使用缓存，你可以在 docker build 命令中使用 –no-cache=true 选项。

但是，如果你想在构建的过程中使用缓存，你得明白什么时候会，什么时候不会找到匹配的镜像，遵循的基本规则如下：

从一个基础镜像开始（FROM 指令指定），下一条指令将和该基础镜像的所有子镜像进行匹配，检查这些子镜像被创建时使用的指令是否和被检查的指令完全一样。如果不是，则缓存失效。
在大多数情况下，只需要简单地对比 Dockerfile 中的指令和子镜像。然而，有些指令需要更多的检查和解释。
对于 ADD 和 COPY 指令，镜像中对应文件的内容也会被检查，每个文件都会计算出一个校验和。文件的最后修改时间和最后访问时间不会纳入校验。在缓存的查找过程中，会将这些校验和和已存在镜像中的文件校验和进行对比。如果文件有任何改变，比如内容和元数据，则缓存失效。
除了 ADD 和 COPY 指令，缓存匹配过程不会查看临时容器中的文件来决定缓存是否匹配。例如，当执行完 RUN apt-get -y update 指令后，容器中一些文件被更新，但 Docker 不会检查这些文件。这种情况下，只有指令字符串本身被用来匹配缓存。

一旦缓存失效，所有后续的 Dockerfile 指令都将产生新的镜像，缓存不会被使用。

Dockerfile指令

下面针对 Dockerfile 中各种指令的最佳编写方式给出建议。

FROM

尽可能使用当前官方仓库作为你构建镜像的基础。推荐使用 Alpine 镜像，因为它被严格控制并保持最小尺寸（目前小于 5 MB），但它仍然是一个完整的发行版。

LABEL

你可以给镜像添加标签来帮助组织镜像、记录许可信息、辅助自动化构建等。每个标签一行，由 LABEL 开头加上一个或多个标签对。下面的示例展示了各种不同的可能格式。# 开头的行是注释内容。

注意：如果你的字符串中包含空格，必须将字符串放入引号中或者对空格使用转义。如果字符串内容本身就包含引号，必须对引号使用转义。

# Set one or more individual labels
LABEL com.example.version="0.0.1-beta"

LABEL vendor="ACME Incorporated"

LABEL com.example.release-date="2015-02-12"

LABEL com.example.version.is-production=""

一个镜像可以包含多个标签，但建议将多个标签放入到一个 LABEL 指令中。

# Set multiple labels at once, using line-continuation characters to break long lines
LABEL vendor=ACME\ Incorporated \
      com.example.is-beta= \
      com.example.is-production="" \
      com.example.version="0.0.1-beta" \
      com.example.release-date="2015-02-12"

关于标签可以接受的键值对，参考 Understanding object labels。关于查询标签信息，参考 Managing labels on objects。

RUN

为了保持 Dockerfile 文件的可读性，可理解性，以及可维护性，建议将长的或复杂的 RUN 指令用反斜杠 \ 分割成多行。

apt-get

RUN 指令最常见的用法是安装包用的 apt-get。因为 RUN apt-get 指令会安装包，所以有几个问题需要注意。

不要使用 RUN apt-get upgrade 或 dist-upgrade，因为许多基础镜像中的「必须」包不会在一个非特权容器中升级。如果基础镜像中的某个包过时了，你应该联系它的维护者。如果你确定某个特定的包，比如 foo，需要升级，使用 apt-get install -y foo 就行，该指令会自动升级 foo 包。

永远将 RUN apt-get update 和 apt-get install 组合成一条 RUN 声明，例如：

RUN apt-get update && apt-get install -y \
        package-bar \
        package-baz \
        package-foo

将 apt-get update 放在一条单独的 RUN 声明中会导致缓存问题以及后续的 apt-get install 失败。比如，假设你有一个 Dockerfile 文件：

FROM ubuntu:18.04

RUN apt-get update

RUN apt-get install -y curl

构建镜像后，所有的层都在 Docker 的缓存中。假设你后来又修改了其中的 apt-get install 添加了一个包：

FROM ubuntu:18.04

RUN apt-get update

RUN apt-get install -y curl nginx

Docker 发现修改后的 RUN apt-get update 指令和之前的完全一样。所以，apt-get update 不会执行，而是使用之前的缓存镜像。因为 apt-get update 没有运行，后面的 apt-get install 可能安装的是过时的 curl 和 nginx 版本。

使用 RUN apt-get update && apt-get install -y 可以确保你的 Dockerfiles 每次安装的都是包的最新的版本，而且这个过程不需要进一步的编码或额外干预。这项技术叫作 cache busting。你也可以显示指定一个包的版本号来达到 cache-busting，这就是所谓的固定版本，例如：

RUN apt-get update && apt-get install -y \
    package-bar \
    package-baz \
    package-foo=1.3.*

固定版本会迫使构建过程检索特定的版本，而不管缓存中有什么。这项技术也可以减少因所需包中未预料到的变化而导致的失败。

下面是一个 RUN 指令的示例模板，展示了所有关于 apt-get 的建议。

RUN apt-get update && apt-get install -y \
    aufs-tools \
    automake \
    build-essential \
    curl \
    dpkg-sig \
    libcap-dev \
    libsqlite3-dev \
    mercurial \
    reprepro \
    ruby1.9.1 \
    ruby1.9.1-dev \
    s3cmd=1.1.* \
 && rm -rf /var/lib/apt/lists/*

其中 s3cmd 指令指定了一个版本号 1.1.*。如果之前的镜像使用的是更旧的版本，指定新的版本会导致 apt-get udpate 缓存失效并确保安装的是新版本。

另外，清理掉 apt 缓存 var/lib/apt/lists 可以减小镜像大小。因为 RUN 指令的开头为 apt-get udpate，包缓存总是会在 apt-get install 之前刷新。

注意：官方的 Debian 和 Ubuntu 镜像会自动运行 apt-get clean，所以不需要显式的调用 apt-get clean。

CMD

CMD 指令用于执行目标镜像中包含的软件，可以包含参数。CMD 大多数情况下都应该以 CMD [“executable”, “param1”, “param2”…] 的形式使用。因此，如果创建镜像的目的是为了部署某个服务(比如 Apache)，你可能会执行类似于 CMD [“apache2”, “-DFOREGROUND”] 形式的命令。我们建议任何服务镜像都使用这种形式的命令。

多数情况下，CMD 都需要一个交互式的 shell (bash, Python, perl 等)，例如 CMD [“perl”, “-de0”]，或者 CMD [“PHP”, “-a”]。使用这种形式意味着，当你执行类似 docker run -it python 时，你会进入一个准备好的 shell 中。CMD 应该在极少的情况下才能以 CMD [“param”, “param”] 的形式与 ENTRYPOINT 协同使用，除非你和你的镜像使用者都对 ENTRYPOINT 的工作方式十分熟悉。

EXPOSE

EXPOSE 指令用于指定容器将要监听的端口。因此，你应该为你的应用程序使用常见的端口。例如，提供 Apache web 服务的镜像应该使用 EXPOSE 80，而提供 MongoDB 服务的镜像使用 EXPOSE 27017。

对于外部访问，用户可以在执行 docker run 时使用一个标志来指示如何将指定的端口映射到所选择的端口。

ENV

为了方便新程序运行，你可以使用 ENV 来为容器中安装的程序更新 PATH 环境变量。例如使用 ENV PATH /usr/local/nginx/bin:$PATH 来确保 CMD [“nginx”] 能正确运行。

ENV 指令也可用于为你想要容器化的服务提供必要的环境变量，比如 Postgres 需要的 PGDATA。

最后，ENV 也能用于设置常见的版本号，比如下面的示例：

ENV PG_MAJOR 9.3

ENV PG_VERSION 9.3.4

RUN curl -SL http://example.com/postgres-$PG_VERSION.tar.xz | tar -xJC /usr/src/postgress && …

ENV PATH /usr/local/postgres-$PG_MAJOR/bin:$PATH

类似于程序中的常量，这种方法可以让你只需改变 ENV 指令来自动的改变容器中的软件版本。

ADD 和 COPY

虽然 ADD 和 COPY 功能类似，但一般优先使用 COPY。因为它比 ADD 更透明。COPY 只支持简单将本地文件拷贝到容器中，而 ADD 有一些并不明显的功能（比如本地 tar 提取和远程 URL 支持）。因此，ADD 的最佳用例是将本地 tar 文件自动提取到镜像中，例如 ADD rootfs.tar.xz。

如果你的 Dockerfile 有多个步骤需要使用上下文中不同的文件。单独 COPY 每个文件，而不是一次性的 COPY 所有文件，这将保证每个步骤的构建缓存只在特定的文件变化时失效。例如：

COPY requirements.txt /tmp/

RUN pip install --requirement /tmp/requirements.txt

COPY . /tmp/

如果将 COPY . /tmp/ 放置在 RUN 指令之前，只要 . 目录中任何一个文件变化，都会导致后续指令的缓存失效。

为了让镜像尽量小，最好不要使用 ADD 指令从远程 URL 获取包，而是使用 curl 和 wget。这样你可以在文件提取完之后删掉不再需要的文件来避免在镜像中额外添加一层。比如尽量避免下面的用法：

ADD http://example.com/big.tar.xz /usr/src/things/

RUN tar -xJf /usr/src/things/big.tar.xz -C /usr/src/things

RUN make -C /usr/src/things all

而是应该使用下面这种方法：

RUN mkdir -p /usr/src/things \
    && curl -SL http://example.com/big.tar.xz \
    | tar -xJC /usr/src/things \
    && make -C /usr/src/things all

上面使用的管道操作，所以没有中间文件需要删除。

对于其他不需要 ADD 的自动提取功能的文件或目录，你应该使用 COPY。

ENTRYPOINT

ENTRYPOINT 的最佳用处是设置镜像的主命令，允许将镜像当成命令本身来运行（用 CMD 提供默认选项）。

例如，下面的示例镜像提供了命令行工具 s3cmd:

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ENTRYPOINT ["s3cmd"]

CMD ["--help"]

ENTRYPOINT 指令也可以结合一个辅助脚本使用，和前面命令行风格类似，即使启动工具需要不止一个步骤。

例如，Postgres 官方镜像使用下面的脚本作为 ENTRYPOINT：

#!/bin/bash
set -e

if [ "$1" = 'postgres' ]; then
    chown -R postgres "$PGDATA"

    if [ -z "$(ls -A "$PGDATA")" ]; then
        gosu postgres initdb
    fi

    exec gosu postgres "$@"
fi

exec "$@"

注意：该脚本使用了 Bash 的内置命令 exec，所以最后运行的进程就是容器的 PID 为 1 的进程。这样，进程就可以接收到任何发送给容器的 Unix 信号了。

该辅助脚本被拷贝到容器，并在容器启动时通过 ENTRYPOINT 执行：

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COPY ./docker-entrypoint.sh /

ENTRYPOINT ["/docker-entrypoint.sh"]

VOLUME

VOLUME 指令用于暴露任何数据库存储文件，配置文件，或容器创建的文件和目录。强烈建议使用 VOLUME 来管理镜像中的可变部分和用户可以改变的部分。

USER

如果某个服务不需要特权执行，建议使用 USER 指令切换到非 root 用户。先在 Dockerfile 中使用类似 RUN groupadd -r postgres && useradd -r -g postgres postgres 的指令创建用户和用户组。

注意：在镜像中，用户和用户组每次被分配的 UID/GID 都是不确定的，下次重新构建镜像时被分配到的 UID/GID 可能会不一样。如果要依赖确定的 UID/GID，你应该显示的指定一个 UID/GID。

你应该避免使用 sudo，因为它不可预期的 TTY 和信号转发行为可能造成的问题比它能解决的问题还多。如果你真的需要和 sudo 类似的功能（例如，以 root 权限初始化某个守护进程，以非 root 权限执行它），你可以使用 gosu。

最后，为了减少层数和复杂度，避免频繁地使用 USER 来回切换用户。

WORKDIR

为了清晰性和可靠性，你应该总是在 WORKDIR 中使用绝对路径。另外，你应该使用 WORKDIR 来替代类似于 RUN cd … && do-something 的指令，后者难以阅读、排错和维护。

参考文档

Dockerfile 参考 // dockerfile各个字段含义
Dockerfile 最佳实践 // dockerfile 最佳实践
Dockerfile 最佳实践中文版本