Docker技术系列文章，第二篇——深入理解 Docker 镜像
Docker技术系列文章，第二篇——深入理解 Docker 镜像
在 Docker 的生态系统中，镜像是构建和运行容器的基石。深入理解 Docker 镜像的工作原理、构建方式以及管理方法，对于高效使用 Docker 进行应用开发和部署至关重要。本文将带你深入探索 Docker 镜像的奥秘。
Docker 镜像分层机制
什么是镜像分层
Docker 镜像采用分层存储的架构。简单来说，一个镜像由多个只读层叠加而成。当我们创建一个容器时，Docker 会在镜像的最上层添加一个可写层，所有对容器的修改（如创建文件、修改文件等）都发生在这个可写层上。
分层机制的优势
- 共享资源：多个镜像可以共享相同的基础层。例如，多个基于 Ubuntu 的镜像可以共享 Ubuntu 基础镜像的层，这大大节省了磁盘空间。
- 提高构建效率：当我们构建一个新的镜像时，如果只对某一层进行了修改，Docker 只需要更新这一层，而不需要重新构建整个镜像。
实例说明
下面通过一个简单的例子来展示镜像分层。我们以一个基于 Ubuntu 的镜像为例，假设这个镜像有三层：
- 第一层：包含基本的操作系统文件，如内核文件、启动脚本等。
- 第二层：安装了一些常用的软件包，如vim、curl等。
- 第三层：配置了一些环境变量和应用程序的初始化脚本。
当我们基于这个镜像创建一个容器时，Docker 会在这三层之上添加一个可写层。如果我们在容器中创建一个新文件，这个文件就会被存储在可写层中。如果我们修改了第二层中的某个文件，Docker 会将修改后的文件复制到可写层中，而不会直接修改原来的只读层。
我们可以通过docker image history命令查看镜像的分层历史。例如，对于ubuntu镜像：
docker image history ubuntu
输出结果类似如下：
这里每一行代表一个镜像层，CREATED BY字段显示了创建该层时执行的命令，SIZE字段显示了该层的大小。
构建自定义镜像
Dockerfile 介绍
Dockerfile 是一个文本文件，其中包含了一系列指令，用于自动化构建镜像。通过编写 Dockerfile，我们可以精确地定义镜像的内容和配置。
Dockerfile 基本语法
FROM：指定基础镜像。例如：
FROM ubuntu:latest这行指令表示我们的自定义镜像将基于最新版本的 Ubuntu 镜像构建。
RUN：在镜像构建过程中执行命令。例如：
RUN apt-get update && apt-get install -y vim curl这行指令会在基础镜像上更新软件包索引，并安装vim和curl软件包。注意，这里使用了
&&符号，确保只有在apt-get update成功执行后才会执行apt-get install。WORKDIR：设置工作目录。例如：
WORKDIR /app这行指令将在镜像中创建一个/app目录，并将其设置为工作目录。后续的指令（如COPY、RUN等）如果没有指定绝对路径，将在这个工作目录下执行。
COPY：将本地文件复制到镜像中。例如：
COPY . /app这行指令会将当前目录下的所有文件（
.表示当前目录）复制到镜像的/app目录中。CMD：指定容器启动时要执行的命令。例如：
CMD ["python", "app.py"]这行指令表示当基于这个镜像创建的容器启动时，会执行
python app.py命令。注意，CMD指令只能在 Dockerfile 中出现一次，如果出现多次，只有最后一次有效。
构建镜像示例
假设我们有一个简单的 Python Flask 应用，目录结构如下：
myapp/
├── app.py
├── requirements.txt
└── templates/
└── index.html
其中，app.py是应用的主程序，requirements.txt列出了应用所需的依赖包，templates目录包含了 HTML 模板文件。
我们可以编写如下的 Dockerfile 来构建这个应用的镜像：
FROM python:3.9-slim
WORKDIR /app
COPY requirements.txt .
RUN pip install -r requirements.txt
COPY . .
EXPOSE 5000
CMD ["python", "app.py"]
在上述 Dockerfile 中：
- 第一行指定了基础镜像是 Python 3.9 的精简版镜像。
- 接着设置了工作目录为
/app。 - 然后将
requirements.txt文件复制到工作目录，并使用pip安装依赖包。 - 再将整个应用目录复制到工作目录。
- 之后通过
EXPOSE指令声明容器将在 5000 端口上提供服务。 - 最后指定容器启动时执行
python app.py命令来运行 Flask 应用。
编写好 Dockerfile 后，我们可以在包含 Dockerfile 的目录下执行以下命令来构建镜像：
docker build -t myapp:latest .
这里 -t 选项用于指定镜像的标签，格式为 [仓库名]:[标签名]。myapp 是仓库名，latest 是标签名，. 表示当前目录，即 Dockerfile 所在的目录。
构建过程中，Docker 会按照 Dockerfile 中的指令依次执行，输出构建日志。当构建完成后，我们可以通过 docker images 命令查看新构建的镜像：
docker images
输出结果中应该会看到 myapp:latest 镜像。
镜像管理
镜像标签
镜像标签用于标识镜像的版本和用途。我们可以使用 docker tag 命令为镜像添加标签。例如，将 myapp:latest 镜像标记为 myapp:v1.0：
docker tag myapp:latest myapp:v1.0
这样我们就可以通过不同的标签来管理同一个镜像的不同版本。
推送镜像至仓库
当我们构建好镜像后，可以将其推送到镜像仓库中，以便在其他环境中使用。Docker 官方提供了 Docker Hub 作为公共的镜像仓库，同时我们也可以搭建自己的私有镜像仓库。
要将镜像推送到 Docker Hub，首先需要登录到 Docker Hub：
docker login
输入你的 Docker Hub 账号和密码后，登录成功。然后使用 docker push 命令推送镜像。例如，推送 myapp:latest 镜像：
docker push myapp:latest
如果你的镜像仓库地址不是 Docker Hub，需要在镜像标签中指定完整的仓库地址。例如，将镜像推送到私有仓库 myregistry.com：
docker tag myapp:latest myregistry.com/myapp:latest
docker push myregistry.com/myapp:latest
拉取镜像
从镜像仓库拉取镜像的命令是 docker pull。例如，拉取 myapp:latest 镜像：
docker pull myapp:latest
如果镜像仓库需要认证，在拉取之前需要先登录。
以上就是本文的内容了，大体上对 Docker 镜像分层机制、自定义镜像构建以及镜像管理进行了初步的介绍。希望各位读者继续加油，学无止境！