Dockerfile编写详解

课程介绍

Dockerfile是构建Docker镜像的脚本文件，它包含了构建镜像的所有指令。本课程将详细讲解Dockerfile的编写方法、常用指令、最佳实践等内容，帮助你掌握Dockerfile的编写技巧。

1. Dockerfile概述

1.1 什么是Dockerfile

Dockerfile是一个文本文件，包含了构建Docker镜像的所有指令。

Dockerfile的定义： Dockerfile是一个文本文件，包含了构建Docker镜像的所有指令，这些指令按顺序执行，最终生成一个Docker镜像。

Dockerfile的作用：

作用	说明
自动化构建	自动化构建Docker镜像
版本控制	支持版本控制
可重现	构建结果可重现
标准化	标准化构建流程

1.2 Dockerfile的基本结构

Dockerfile的基本结构。

Dockerfile的基本结构：

# 基础镜像
FROM ubuntu:20.04

# 维护者信息
MAINTAINER Your Name <your.email@example.com>

# 环境变量
ENV DEBIAN_FRONTEND=noninteractive

# 安装依赖
RUN apt-get update && apt-get install -y nginx

# 复制文件
COPY index.html /var/www/html/

# 暴露端口
EXPOSE 80

# 启动命令
CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]

1.3 Dockerfile的构建过程

Dockerfile的构建过程。

Dockerfile的构建过程：

1. 读取Dockerfile：Docker读取Dockerfile文件
2. 解析指令：解析Dockerfile中的指令
3. 执行指令：按顺序执行指令
4. 构建镜像：生成Docker镜像

Dockerfile的构建命令：

# 构建镜像
docker build -t myapp .

# 构建镜像（指定Dockerfile）
docker build -t myapp -f Dockerfile.custom .

# 构建镜像（显示详细信息）
docker build -t myapp --progress=plain .

2. Dockerfile常用指令

2.1 FROM指令

FROM指令指定基础镜像。

语法：

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

示例：

FROM ubuntu:20.04
FROM alpine:3.14
FROM nginx:latest

2.2 MAINTAINER指令

MAINTAINER指令指定维护者信息。

语法：

MAINTAINER <name> <email>

示例：

MAINTAINER Your Name <your.email@example.com>

2.3 RUN指令

RUN指令执行命令。

语法：

RUN <command>
RUN ["executable", "param1", "param2"]

示例：

RUN apt-get update && apt-get install -y nginx
RUN ["/bin/bash", "-c", "echo hello world"]

2.4 COPY指令

COPY指令复制文件。

语法：

COPY <src> <dest>
COPY [<src1>, <src2>, ..., <dest>]

示例：

COPY index.html /var/www/html/
COPY src/ /app/

2.5 ADD指令

ADD指令复制文件，支持URL和tar文件。

语法：

ADD <src> <dest>
ADD [<src1>, <src2>, ..., <dest>]

示例：

ADD https://example.com/file.tar.gz /app/
ADD file.tar.gz /app/

2.6 ENV指令

ENV指令设置环境变量。

语法：

ENV <key> <value>
ENV <key1>=<value1> <key2>=<value2> ...

示例：

ENV DEBIAN_FRONTEND=noninteractive
ENV NODE_ENV=production

2.7 EXPOSE指令

EXPOSE指令暴露端口。

语法：

EXPOSE <port>
EXPOSE <port1> <port2> ...

示例：

EXPOSE 80
EXPOSE 80 443

2.8 CMD指令

CMD指令设置容器启动命令。

语法：

CMD <command>
CMD ["executable", "param1", "param2"]
CMD ["param1", "param2"]  # 与ENTRYPOINT配合使用

示例：

CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]
CMD ["node", "app.js"]

2.9 ENTRYPOINT指令

ENTRYPOINT指令设置容器入口点。

语法：

ENTRYPOINT <command>
ENTRYPOINT ["executable", "param1", "param2"]

示例：

ENTRYPOINT ["nginx"]
ENTRYPOINT ["node", "app.js"]

2.10 WORKDIR指令

WORKDIR指令设置工作目录。

语法：

WORKDIR <path>

示例：

WORKDIR /app
WORKDIR /app/src

2.11 USER指令

USER指令设置用户。

语法：

USER <user>
USER <user>:<group>

示例：

USER root
USER app:app

2.12 VOLUME指令

VOLUME指令创建卷。

语法：

VOLUME <path>
VOLUME [<path1>, <path2>, ...]

示例：

VOLUME /data
VOLUME ["/data", "/logs"]

2.13 ARG指令

ARG指令定义构建参数。

语法：

ARG <name>
ARG <name>=<default>

示例：

ARG VERSION=latest
FROM ubuntu:$VERSION

2.14 LABEL指令

LABEL指令添加元数据。

语法：

LABEL <key>=<value>
LABEL <key1>=<value1> <key2>=<value2> ...

示例：

LABEL maintainer="Your Name <your.email@example.com>"
LABEL version="1.0.0"

3. Dockerfile最佳实践

3.1 基础镜像选择

选择合适的基础镜像。

最佳实践：

实践	说明
使用官方镜像	使用官方维护的镜像
使用小体积镜像	使用Alpine等小体积镜像
指定版本标签	明确指定镜像版本标签
定期更新	定期更新基础镜像

示例：

# ✅ 推荐
FROM alpine:3.14

# ❌ 不推荐
FROM ubuntu
FROM latest

3.2 指令使用

合理使用Dockerfile指令。

最佳实践：

实践	说明
合并RUN指令	合并多个RUN指令为一个
使用COPY替代ADD	优先使用COPY指令
使用WORKDIR	使用WORKDIR设置工作目录
使用ENV	使用ENV设置环境变量
使用EXPOSE	使用EXPOSE暴露端口
使用CMD	使用CMD设置启动命令

示例：

# ✅ 推荐
RUN apt-get update && apt-get install -y nginx && rm -rf /var/lib/apt/lists/*
COPY index.html /var/www/html/
WORKDIR /app
ENV NODE_ENV=production
EXPOSE 80
CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]

# ❌ 不推荐
RUN apt-get update
RUN apt-get install -y nginx
ADD index.html /var/www/html/

3.3 缓存优化

优化Dockerfile缓存。

最佳实践：

实践	说明
指令顺序	经常变化的指令放在后面
使用缓存	利用Docker的缓存机制
清理缓存	清理不必要的文件
使用多阶段构建	使用多阶段构建减小镜像体积

示例：

# ✅ 推荐
FROM node:14-alpine as build
WORKDIR /app
COPY package*.json ./
RUN npm install
COPY . .
RUN npm run build

FROM nginx:alpine
COPY --from=build /app/build /usr/share/nginx/html
EXPOSE 80
CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]

# ❌ 不推荐
FROM node:14-alpine
WORKDIR /app
COPY . .
RUN npm install
RUN npm run build

3.4 安全最佳实践

Dockerfile安全最佳实践。

最佳实践：

实践	说明
使用非root用户	使用非root用户运行容器
最小化依赖	只安装必要的依赖
避免密码	避免在Dockerfile中硬编码密码
定期扫描	定期扫描镜像漏洞

示例：

# ✅ 推荐
FROM alpine:3.14
RUN adduser -D app
USER app
WORKDIR /app
COPY --chown=app:app . .

# ❌ 不推荐
FROM alpine:3.14
RUN apt-get install -y nginx

4. Dockerfile实战案例

案例1：构建Nginx镜像

场景：构建一个包含静态网站的Nginx镜像。

Dockerfile：

FROM nginx:alpine

LABEL maintainer="Your Name <your.email@example.com>"

COPY index.html /usr/share/nginx/html/
COPY default.conf /etc/nginx/conf.d/

EXPOSE 80

CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]

构建命令：

docker build -t mynginx .

案例2：构建Node.js应用镜像

场景：构建一个Node.js应用镜像。

Dockerfile：

FROM node:14-alpine

LABEL maintainer="Your Name <your.email@example.com>"

WORKDIR /app

COPY package*.json ./
RUN npm install --production

COPY . .

EXPOSE 3000

CMD ["node", "app.js"]

构建命令：

docker build -t mynodeapp .

案例3：构建Python应用镜像

场景：构建一个Python应用镜像。

Dockerfile：

FROM python:3.9-alpine

LABEL maintainer="Your Name <your.email@example.com>"

WORKDIR /app

COPY requirements.txt ./
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt

COPY . .

EXPOSE 5000

CMD ["python", "app.py"]

构建命令：

docker build -t mypythonapp .

案例4：多阶段构建Go应用镜像

场景：使用多阶段构建构建一个Go应用镜像。

Dockerfile：

FROM golang:1.16-alpine as build

WORKDIR /app

COPY . .
RUN go build -o app .

FROM alpine:3.14

WORKDIR /app

COPY --from=build /app/app .

EXPOSE 8080

CMD ["./app"]

构建命令：

docker build -t mygoapp .

5. 常见问题

问题1：镜像体积过大

问题：构建的Docker镜像体积过大。

解决方法：

# 使用小体积基础镜像
FROM alpine:3.14

# 合并RUN指令
RUN apt-get update && apt-get install -y nginx && rm -rf /var/lib/apt/lists/*

# 使用多阶段构建
FROM node:14-alpine as build
# 构建步骤

FROM nginx:alpine
# 复制构建结果

问题2：构建速度慢

问题：Dockerfile构建速度慢。

解决方法：

# 合理安排指令顺序
FROM alpine:3.14
WORKDIR /app
COPY package*.json ./
RUN npm install
COPY . .

# 使用缓存
# 利用Docker的缓存机制

# 并行构建
# 使用docker buildx进行并行构建

问题3：构建失败

问题：Dockerfile构建失败。

解决方法：

# 查看构建日志
docker build -t myapp --progress=plain .

# 检查Dockerfile语法
# 检查Dockerfile中的语法错误

# 检查文件路径
# 检查COPY/ADD指令中的文件路径

# 检查依赖安装
# 检查RUN指令中的依赖安装命令

问题4：容器启动失败

问题：构建的Docker容器启动失败。

解决方法：

# 查看容器日志
docker logs container-name

# 检查CMD指令
# 检查CMD指令是否正确

# 检查端口映射
# 检查EXPOSE指令和端口映射

# 检查文件权限
# 检查容器内文件权限

课程总结

这节课我们学习了Dockerfile编写详解。

核心内容:

• Dockerfile概述（什么是Dockerfile、Dockerfile的基本结构、Dockerfile的构建过程）
• Dockerfile常用指令（FROM、MAINTAINER、RUN、COPY、ADD、ENV、EXPOSE、CMD、ENTRYPOINT、WORKDIR、USER、VOLUME、ARG、LABEL）
• Dockerfile最佳实践（基础镜像选择、指令使用、缓存优化、安全最佳实践）
• Dockerfile实战案例（构建Nginx镜像、构建Node.js应用镜像、构建Python应用镜像、多阶段构建Go应用镜像）
• 常见问题

重要指令:

• FROM：指定基础镜像
• RUN：执行命令
• COPY：复制文件
• ENV：设置环境变量
• EXPOSE：暴露端口
• CMD：设置启动命令
• ENTRYPOINT：设置入口点
• WORKDIR：设置工作目录
• USER：设置用户
• VOLUME：创建卷
• ARG：定义构建参数

Dockerfile是构建Docker镜像的核心文件，掌握这些知识后，我们将在后续课程中学习Docker网络和存储、Docker Compose使用等内容。

课后练习

练习1（基础）

编写一个Dockerfile，构建一个包含静态网站的Nginx镜像。

练习2（进阶）

编写一个Dockerfile，构建一个Node.js应用镜像。

练习3（拓展）

编写一个多阶段构建的Dockerfile，构建一个Go应用镜像。