深入Dockerfile（一）: 语法指南(转)

最近在学习K8S，发现这两篇文章还不错，转了过来

docker官方文档Dockerfile reference的笔记。

一、机制

1.1 构建

docker构建一个镜像，需要:

Dockerfile文件
构建所需的上下文

$ docker build .

这条命令中，docker CLI会：

把当前目录及子目录当做上下文传递给docker服务
从当前目录(不包括子目录)中找到Dockerfile
检查Dockerfile的语法
依次执行Dockerfile中的指令，根据指令生成中间过度镜像(存储在本地，为之后的指令或构建作缓存)

当然也可以用远程git仓库来代替本地路径，docker服务会把整个git仓库(包括git子模块)当做上下文，在仓库的根目录中寻找Dockerfile。

注意
为了加快构建速度，减少传递给docker服务的文件数量，最好将Dockerfile放在单独的空目录中。如果目录中含有大量文件，可以使用**.dockerignore**来忽略构建时用不到的文件。

另一个例子：

$ docker build --no-cache=true -f /path/to/Dockerfile -t some_tag -t image_name:image_version /path/to/build

--no-cache：不使用缓存，每条指令都重新生成镜像(速度会很慢)
-f：明确指定Dockerfile
-t：给生成的镜像打上标签

1.2 寻找缓存的逻辑

docker寻找缓存的逻辑其实就是树型结构根据Dockerfile指令遍历子节点的过程。下图可以说明这个逻辑。

     FROM base_image:version           Dockerfile:
           +----------+                FROM base_image:version
           |base image|                RUN cmd1  --> use cache because we found base image
           +-----X----+                RUN cmd11 --> use cache because we found cmd1
                / \
               /   \
       RUN cmd1     RUN cmd2           Dockerfile:
       +------+     +------+           FROM base_image:version
       |image1|     |image2|           RUN cmd2  --> use cache because we found base image
       +---X--+     +------+           RUN cmd21 --> not use cache because there's no child node
          / \                                        running cmd21, so we build a new image here
         /   \
RUN cmd11     RUN cmd12
+-------+     +-------+
|image11|     |image12|
+-------+     +-------+

大部分指令可以根据上述逻辑去寻找缓存，除了ADD和COPY。
这两个指令会复制文件内容到镜像内，除了指令相同以外，docker还会检查每个文件内容校验和(不包括最后修改时间和最后访问时间)，如果校验和不一致，则不会使用缓存。

注意
除了这两个命令，docker并不会去检查容器内的文件内容，比如RUN apt-get -y update，每次执行时文件可能都不一样，但是docker认为命令一致，会继续使用缓存。这样一来，以后构建时都不会再重新运行apt-get -y update。

如果docker没有找到当前指令的缓存，则会构建一个新的镜像，并且之后的所有指令都不会再去寻找缓存。

1.3 .dockerignore

在docker构建镜像的第一步，docker CLI会先在上下文目录中寻找.dockerignore文件，根据.dockerignore文件排除上下文目录中的部分文件和目录，,然后把剩下的文件和目录传递给docker 服务。
.dockerignore语法同.gitignore，具体不表，可以参考官方文档。

二、Dockerfile其他说明

2.1 格式

虽然Dockerfile并不区分大小写，但还是约定指令使用大写。
Dockerfile的第一条可执行指令必须是FROM。
以#开头的是注释，行内的#都被当做参数，并且不支持续行。

2.2 解析指令(parser directives)

解析指令也以#开头，形式如下：

# directive=value1
# directive=value2FROM ImageName

解析指令是可选的，虽然不区分大小写，但还是约定使用小写。
解析指令会影响到Dockerfile的解析逻辑，并且不会生成图层，也不会在构建时显示。解析指令只能出现在Dockerfile头部，并且一条解析指令只能出现一次。如果碰到注释、Dockerfile指令或空行，接下来出现的解析指令都无效，被当做注释处理。不支持续行。

根据文档当前只有一个解析指令：escape。(我猜如果有必要可能会在之后的版本中增加新的解析指令吧)
escape用来设置转义或续行字符，这在Windows中很有用：

COPY testfile.txt c:\\
RUN dir c:\

会被docker解析成: COPY teestfile.txt c:\RUN dir c:，下面的例子就可以正常执行。

# escape=`
COPY testfile.txt c:\
RUN dir c:\

2.3 Dockerfile中的环境变量

在Dockerfile中，使用env指令来定义环境变量。环境变量有两种形式：$variable_name和${variable_name}，推荐使用后者，因为：

可以复合值，如${foo}_bar，前者就无法做到
支持部分bash语法，其中word除了字符串外也支持环境变量，进行递归替换
- ${variable:-word}：如果variable不存在，则使用word
- ${varialbe:+word}：如果variable存在，则使用word，如果variable不存在，则使用空字符串

支持这些指令：ADD，COPY，ENV，EXPOSE，LABEL，USER，WORKDIR，VOLUME，STOPSIGNAL和1.4版本之后的ONBUILD

注意
在整个指令行中只使用一个值，参考下面这个例子：

ENV abc=hello
ENV abc=bye def=$abc
ENV ghi=$abc

最后abc=bye, def=hello, ghi=bye

三、指令集

几个注意点：

大部分同时有shell格式和exec格式的指令，他们的区别在于:
1. shell格式的是在某个shell中(默认为/bin/sh -c)运行可执行文件，exec格式的是直接执行可执行文件。如果exec格式的要在某个shell中执行，要这么写：["/bin/bash", "-c", "echo hello"]。shell可以使用SHELL指令来更改。
2. shell格式支持使用转义符(默认为\\)来换行。
3. exec格式被解析为json数组，所以使用双引号"而不是单引号'。
4. exec格式因为不在shell中执行，不会进行变量替换，而shell格式的可以。如RUN ["echo", "$HOME"]不会将$HOME展开，如果需要展开变量，可以这样使用：RUN ["sh", "-c", "echo $HOME"]
如果以docker build - < somefile这种方式来构建镜像的，则没有上下文，ADD只能使用远程文件URL而COPY不能使用。如果以docker build - < archive.tar.gz，则会在压缩包的根目录中寻找Dockerfile，压缩包的根目录当做上下文。
如果远程文件是需要登录才能访问的，应该使用RUN wget或RUN curl，而不是直接使用ADD或COPY。
使用ADD或COPY远程文件的，会赋予文件600权限，并且HTTP Last-Modified时间就是文件的最后修改时间。最后修改时间被改变，docker不会认为文件被改变，docker只会检查文件内容。

3.1 FROM

构建的镜像继承自某个base image。格式:

FROM <image>
FROM <image>:<tag>
FROM <image>@<digest>

FROM指令必须是Dockerfile的第一个指令，可以使用多次来构建多个镜像，以最后一个镜像的ID为输出值。
tag和digest是可选的，如果不提供则使用latest。

3.2 RUN

在镜像的构建过程中执行特定的命令，并生成一个中间镜像。格式:

RUN <command>：shell格式
RUN ["executable", "param1", "param2"]：exec格式

3.3 CMD

指定容器运行时的默认参数，如果出现多次以最后一次为准。格式：

CMD ["executable", "param1", "param2"]：exec格式
CMD command param1 param2：shell格式
CMD ["param1", "param2"]：省略可执行文件的exec格式，这种写法使CMD中的参数当做ENTRYPOINT的默认参数，此时ENTRYPOINT也应该是exec格式

具体与ENTRYPOINT的组合使用，参考ENTRYPOINT。

注意
与RUN指令的区别：RUN在构建的时候执行，并生成一个新的镜像，CMD在容器运行的时候执行，在构建时不进行任何操作。

3.4 LABEL

给构建的镜像打标签。格式：

LABEL <key>=<value> <key>=<value> <key>=<value> ...

如果base image中也有标签，则继承，如果是同名标签，则覆盖。
为了减少图层数量，尽量将标签写在一个LABEL指令中去，如：

LABEL multi.label1="value1" \
      multi.label2="value2" \
      other="value3"

3.5 MAINTAINER(已被弃用)

为构建的镜像设置作者信息。格式：

MAINTAINER <name>

LABEL比MAINTAINER更灵活，推荐使用LABEL，弃用MAINTAINER。

3.6 EXPOSE

为构建的镜像设置监听端口，使容器在运行时监听。格式：

EXPOSE <port> [<port>...]

EXPOSE指令并不会让容器监听host的端口，如果需要，需要在docker run时使用-p、-P参数来发布容器端口到host的某个端口上。

3.7 ENV

在构建的镜像中设置环境变量，在后续的Dockerfile指令中可以直接使用，也可以固化在镜像里，在容器运行时仍然有效。格式：

ENV <key> <value>：把第一个空格之后的所有值都当做<key>的值，无法在一行内设定多个环境变量。
ENV <key>=<value> ...：可以设置多个环境变量，如果<value>中存在空格，需要转义或用引号"括起来。

docker推荐使用第二种，因为可以在一行中写多个环境变量，减少图层。如下：

ENV myName="John Doe" \
    myDog=Rex\ The\ Dog \
    myCat=fluffy

注意

可以在容器运行时指定环境变量，替换镜像中的已有变量，docker run --env <key>=<value>。
使用ENV可能会对后续的Dockerfile指令造成影响，如果只需要对一条指令设置环境变量，可以使用这种方式：RUN <key>=<value> <command>

3.8 ADD

在构建镜像时，复制上下文中的文件到镜像内，格式：

ADD <src>... <dest>
ADD ["<src>",... "<dest>"]

<src>可以是文件、目录，也可以是文件URL。可以使用模糊匹配(wildcards，类似shell的匹配)，可以指定多个<src>，必须是在上下文目录和子目录中，无法添加../a.txt这样的文件。如果<src>是个目录，则复制的是目录下的所有内容，但不包括该目录。如果<src>是个可被docker识别的压缩包，docker会以tar -x的方式解压后将内容复制到<desct>。
<dest>可以是绝对路径，也可以是相对WORKDIR目录的相对路径。
所有文件的UID和GID都是0。

注意
如果docker发现文件内容被改变，则接下来的指令都不会再使用缓存。
关于复制文件时需要处理的/，基本跟正常的copy一致，具体参考ADD指令。

3.9 COPY

与ADD类似，只不过ADD是将上下文内的文件复制到镜像内，COPY是在镜像内的复制。格式与ADD一致。

注意
如果<dest>不存在，COPY指令会自动创建所有目录，包括子目录

3.10 ENTRYPOINT

指定镜像的执行程序，只有最后一条ENTRYPOINT指令有效。格式：

ENTRYPOINT <command> <param1> <param2>：shell格式，因为嵌套在shell中，PID不再为1，也接受不到Unix信号，即在docker stop <container>时收不到SIGTERM信号，需要手动写脚本使用exec或gosu命令处理。
ENTRYPOINT ["<executable>", "<param1>", "<param2>"]：exec格式，PID为1

官方文档有两个例子：Exec form ENTRYPOINT example和Shell form ENTRYPOINT example。

CMD和ENTRYPOINT至少得使用一个。ENTRYPOINT应该被当做docker的可执行程序，CMD应该被当做ENTRYPOINT的默认参数。
docker run <image> <arg1> <arg2> ...会把之后的参数传递给ENTRYPOINT，覆盖CMD指定的参数。可以用docker run --entrypoint来重置默认的ENTRYPOINT。

关于ENTRYPOINT和CMD的交互，用一个官方表格可以说明：

	No ENTRYPOINT	ENTRYPOINT exec_entry p1_entry	ENTRYPOINT [“exec_entry”, “p1_entry”]
No CMD	error, not allowed	/bin/sh -c exec_entry p1_entry	exec_entry p1_entry
CMD [“exec_cmd”, “p1_cmd”]	exec_cmd p1_cmd	/bin/sh -c exec_entry p1_entry	exec_entry p1_entry exec_cmd p1_cmd
CMD [“p1_cmd”, “p2_cmd”]	p1_cmd p2_cmd	/bin/sh -c exec_entry p1_entry	exec_entry p1_entry p1_cmd p2_cmd
CMD exec_cmd p1_cmd	CMD exec_cmd p1_cmd	/bin/sh -c exec_entry p1_entry	exec_entry p1_entry /bin/sh -c exec_cmd p1_cmd

3.11 VOLUME

指定镜像内的目录为数据卷。格式：

VOLUME ["/var/log"]
VOLUME /var/log /var/db

在容器运行的时候，docker会把镜像中的数据卷的内容复制到容器的数据卷中去。
如果在接下来的Dockerfile指令中，修改了数据卷中的内容，则修改无效。

3.12 USER

为接下来的Dockerfile指令指定用户。格式：

USER daemon

收影响的指令有：RUN、CMD、ENTRYPOINT。

3.13 WORKDIR

为接下来的Dockerfile指令指定当前工作目录，可多次使用，如果使用的是相对路径，则相对的是上一个工作目录，类似shell中的cd命令。格式：

WORKDIR /path/to/workdir

收影响的指令有：RUN、CMD、ENTRYPOINT、COPY和ADD。

3.14 ARG

指定了用户在docker build --build-arg <varname>=<value>时可以使用的参数。格式：

ARG <name>[=<default value>]

构建参数在定义的时候生效而不是在使用的时候。如下面第三行开始的user才是用户构建参数传递过来的user：

FROM busybox
USER ${user:-some_user}
ARG user
USER $user

后续的ENV指令会覆盖同名的构建参数，正常用法如下：

FROM ubuntu
ARG CONT_IMG_VER
ENV CONT_IMG_VER ${CONT_IMG_VER:-v1.0.0}
RUN echo $CONT_IMG_VER

docker内置了一批构建参数，可以不用在Dockerfile中声明：HTTP_PROXY、http_proxy、HTTPS_PROXY、https_proxy、FTP_PROXY、ftp_proxy、NO_PROXY、no_proxy

注意
在使用构建参数(而不是在构建参数定义的时候)的指令中，如果构建参数的值发生了变化，会导致该指令发生变化，会重新寻找缓存。

3.15 ONBUILD

向镜像中添加一个触发器，当以该镜像为base image再次构建新的镜像时，会触发执行其中的指令。格式：

ONBUILD [INSTRUCTION]

比如我们生成的镜像是用来部署Python代码的，但是因为有多个项目可能会复用该镜像。所以一个合适的方式是：

[...]
# 在下一次以此镜像为base image的构建中，执行ADD . /app/src，将项目代目添加到新镜像中去
ONBUILD ADD . /app/src
# 并且build Python代码
ONBUILD RUN /usr/local/bin/python-build --dir /app/src
[...]

注意
ONBUILD只会继承给子节点的镜像，不会再继承给孙子节点。
ONBUILD ONBUILD或者ONBUILD FROM或者ONBUILD MAINTAINER是不允许的。

3.16 STOPSIGNAL

触发系统信号。格式：

STOPSIGNAL signal

3.17 HEALTHCHECK

增加自定义的心跳检测功能，多次使用只有最后一次有效。格式：

HEALTHCHECK [OPTION] CMD <command>：通过在容器内运行command来检查心跳
HEALTHCHECK NONE：取消从base image继承来的心跳检测

可选的OPTION：

--interval=DURATION：检测间隔，默认30秒
--timeout=DURATION：命令超时时间，默认30秒
--retries=N：连续N次失败后标记为不健康，默认3次

<command>可以是shell脚本，也可以是exec格式的json数组。
docker以<command>的退出状态码来区分容器是否健康，这一点同shell一致：

0：命令返回成功，容器健康
1：命令返回失败，容器不健康
2：保留状态码，不要使用

举例：每5分钟检测本地网页是否可访问，超时设为3秒：

HEALTHCHECK --interval=5m --timeout=3s \
    CMD curl -f http://localhost/ || exit 1

可以使用docker inspect命令来查看健康状态。

注意
docker版本1.12

3.18 SHELL

更改后续的Dockerfile指令中所使用的shell。默认的shell是["bin/sh", "-c"]。可多次使用，每次都只改变后续指令。格式：

SHELL ["executable", "parameters"]