Dockerfile 完全指南：从入门到最佳实践

Dockerfile 完全指南：从入门到最佳实践

1. Dockerfile 简介与作用

Dockerfile 是一个文本文件，包含了一系列用于构建 Docker 镜像的指令。它允许开发者通过简单的指令定义镜像的构建过程，实现自动化、可重复的镜像构建。

主要作用：

• 自动化镜像构建过程
• 确保环境一致性
• 版本控制构建过程
• 简化部署流程
• 实现基础设施即代码(IaC)

2. Dockerfile 基本结构与工作原理

一个典型的 Dockerfile 包含以下部分：

# 注释
指令 参数

构建过程：

1. Docker 从基础镜像开始
2. 按顺序执行 Dockerfile 中的指令
3. 每条指令创建一个新的镜像层
4. 最终生成一个可用的镜像

3. Dockerfile 常用指令详解

3.1 FROM - 指定基础镜像

FROM ubuntu:20.04
# 使用官方Ubuntu 20.04镜像作为基础

FROM python:3.9-slim
# 使用Python官方提供的精简版3.9镜像

说明：

• 必须是 Dockerfile 的第一条有效指令(注释除外)
• 推荐使用官方镜像
• 尽量使用特定版本标签而非latest

3.2 RUN - 执行命令

RUN apt-get update && apt-get install -y \curl \git \&& rm -rf /var/lib/apt/lists/*
# 更新包索引，安装curl和git，然后清理缓存

RUN pip install --no-cache-dir flask gunicorn
# 安装Python依赖但不缓存下载的包

最佳实践：

• 多个命令合并为一个RUN指令以减少镜像层
• 清理不必要的文件减少镜像大小
• 使用--no-cache选项避免缓存

3.3 COPY 与 ADD - 添加文件

COPY . /app
# 将当前目录所有文件复制到容器的/app目录

COPY requirements.txt /tmp/
RUN pip install -r /tmp/requirements.txt
# 只复制requirements文件先安装依赖

ADD 与 COPY 区别：

• ADD 可以解压tar文件和从URL获取文件
• 大多数情况下推荐使用更简单的COPY

3.4 WORKDIR - 设置工作目录

WORKDIR /app
# 后续指令都在/app目录下执行

特点：

• 相当于cd命令
• 如果目录不存在会自动创建
• 影响RUN、CMD、ENTRYPOINT等指令

3.5 EXPOSE - 声明端口

EXPOSE 80
# 声明容器将监听80端口

EXPOSE 3000/tcp
EXPOSE 3000/udp
# 可以指定协议类型

注意：

• 只是声明作用，实际发布端口需要在运行容器时指定
• 有助于文档化和理解镜像用途

3.6 ENV - 设置环境变量

ENV NODE_ENV=production
ENV APP_HOME=/app

ENV PATH=/app/node_modules/.bin:$PATH
# 可以修改PATH等系统环境变量

用途：

• 配置应用程序
• 设置路径变量
• 定义版本号等常量

3.7 CMD 与 ENTRYPOINT - 容器启动命令

CMD ["python", "app.py"]
# 容器启动时默认运行python app.py

ENTRYPOINT ["/bin/bash", "-c"]
CMD ["echo $HOME"]
# ENTRYPOINT作为主命令，CMD作为参数

区别：

• CMD 可以被docker run后的命令覆盖
• ENTRYPOINT 不容易被覆盖
• 通常组合使用

4. Dockerfile 高级功能

4.1 ARG - 构建时变量

ARG VERSION=latest
FROM ubuntu:$VERSION
# 构建时可以传递--build-arg VERSION=20.04来改变基础镜像版本

特点：

• 只在构建时有效，运行容器时不可用
• 可以通过–build-arg覆盖默认值

4.2 VOLUME - 定义数据卷

VOLUME /var/lib/mysql
# 将MySQL数据目录声明为卷

用途：

• 持久化重要数据
• 容器间共享数据

4.3 HEALTHCHECK - 健康检查

HEALTHCHECK --interval=30s --timeout=3s \CMD curl -f http://localhost/ || exit 1
# 每30秒检查一次服务是否健康

参数：

• –interval: 检查间隔
• –timeout: 超时时间
• –retries: 失败重试次数

4.4 USER - 指定运行用户

RUN groupadd -r appuser && useradd -r -g appuser appuser
USER appuser
# 创建非root用户并切换

安全实践：

• 避免以root用户运行容器
• 减少安全风险

4.5 ONBUILD - 延迟执行指令

ONBUILD COPY . /app
ONBUILD RUN make build
# 这些指令会在基于此镜像构建其他镜像时执行

用途：

• 创建基础镜像
• 构建框架镜像

5. Dockerfile 最佳实践

5.1 多阶段构建

# 构建阶段
FROM golang:1.16 AS builder
WORKDIR /app
COPY . .
RUN go build -o myapp .# 运行阶段
FROM alpine:latest
WORKDIR /root/
COPY --from=builder /app/myapp .
CMD ["./myapp"]

优点：

• 显著减小最终镜像大小
• 只包含运行时必要的文件

5.2 合理排序指令

# 变化频率低的指令放前面
FROM ubuntu:20.04
RUN apt-get update && apt-get install -y package# 变化频率高的指令放后面
COPY . /app

原理：

• Docker会缓存每一层
• 把频繁变化的指令放在后面可以利用缓存

5.3 最小化镜像层

RUN apt-get update && apt-get install -y \package1 \package2 \&& rm -rf /var/lib/apt/lists/*
# 合并多个RUN命令

技巧：

• 使用&&连接命令
• 使用\换行提高可读性
• 清理不必要的文件

5.4 使用.dockerignore文件

.git
node_modules
*.log
.DS_Store

作用：

• 排除不必要的文件
• 加速构建过程
• 减小镜像大小

5.5 安全实践

FROM alpine:latest
RUN addgroup -S appgroup && adduser -S appuser -G appgroup
USER appuser
# 使用非root用户

建议：

• 定期更新基础镜像
• 扫描镜像中的漏洞
• 最小化安装软件包

6. 完整示例

# 多阶段构建示例 - Python应用
# 构建阶段
FROM python:3.9 as builderWORKDIR /app
ENV PYTHONDONTWRITEBYTECODE 1
ENV PYTHONUNBUFFERED 1COPY requirements.txt .
RUN pip wheel --no-cache-dir --no-deps --wheel-dir /app/wheels -r requirements.txt# 运行阶段
FROM python:3.9-slimWORKDIR /appCOPY --from=builder /app/wheels /wheels
COPY --from=builder /app/requirements.txt .RUN pip install --no-cache /wheels/* \&& rm -rf /wheels \&& rm -f requirements.txtCOPY . .RUN useradd -m myuser && chown -R myuser:myuser /app
USER myuserEXPOSE 8000HEALTHCHECK --interval=30s --timeout=3s \CMD curl -f http://localhost:8000/health || exit 1CMD ["gunicorn", "--bind", "0.0.0.0:8000", "app:app"]

解释：

1. 使用多阶段构建减少最终镜像大小
2. 构建阶段生成wheel文件
3. 运行阶段只安装必要的依赖
4. 创建非root用户增强安全性
5. 设置健康检查
6. 声明暴露端口
7. 指定启动命令

7. 如何通过 Dockerfile 构建镜像

构建 Docker 镜像是使用 Dockerfile 的最终目的，本节将详细介绍如何使用 docker build 命令从 Dockerfile 创建镜像，并探讨各种构建选项和技巧。

7.1 基本构建命令

docker build -t my-image:1.0 .

参数解释：

• -t my-image:1.0：为镜像指定名称和标签
• .：指定构建上下文路径（Dockerfile 所在目录）

构建过程输出示例：

Sending build context to Docker daemon  2.048kB
Step 1/8 : FROM python:3.9-slim---> 2d0f2f3d3a3a
Step 2/8 : WORKDIR /app---> Running in a1b2c3d4e5f6
Removing intermediate container a1b2c3d4e5f6---> 123456789abc
...
Successfully built 789abc123def
Successfully tagged my-image:1.0

7.2 指定 Dockerfile 路径

当 Dockerfile 不在当前目录或使用不同名称时：

docker build -t my-image -f /path/to/Dockerfile .

示例：

docker build -t backend-app -f docker/backend.Dockerfile .

7.3 构建时传递变量

使用 --build-arg 传递构建参数：

# Dockerfile
ARG VERSION=latest
FROM ubuntu:$VERSION

docker build -t my-ubuntu --build-arg VERSION=20.04 .

典型用途：

• 指定软件版本
• 配置构建选项
• 设置代理

7.4 构建缓存控制

跳过缓存：

docker build --no-cache -t fresh-image .

指定缓存来源：

docker build --cache-from=my-image:1.0 -t my-image:1.1 .

7.5 多阶段构建的目标阶段

对于多阶段构建，可以只构建特定阶段：

# Dockerfile
FROM node:14 as builder
...FROM nginx:alpine
COPY --from=builder /app/dist /usr/share/nginx/html

# 只构建builder阶段
docker build --target builder -t my-app-builder .

7.6 查看构建上下文

查看发送到Docker守护进程的文件：

docker build --no-cache --progress=plain .

优化.dockerignore：
确保.dockerignore文件排除不必要的文件：

.git
node_modules
*.log
*.md

7.7 构建性能优化技巧

1. 并行构建：

docker buildx build --platform linux/amd64,linux/arm64 -t my-image .

2. 使用构建工具包(BuildKit)：

DOCKER_BUILDKIT=1 docker build -t my-image .

3. 分层构建：

# 先安装依赖
COPY package.json .
RUN npm install# 再复制源代码
COPY . .

7.8 镜像构建后的操作

查看构建历史：

docker history my-image:1.0

保存镜像到文件：

docker save -o my-image.tar my-image:1.0

从文件加载镜像：

docker load -i my-image.tar

7.9 实际构建示例

假设有以下项目结构：

/my-app├── Dockerfile├── app.py├── requirements.txt└── .dockerignore

构建过程：

1. 编写Dockerfile：

FROM python:3.9-slim
WORKDIR /app
COPY requirements.txt .
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt
COPY . .
CMD ["python", "app.py"]

2. 构建命令：

cd /my-app
docker build -t my-python-app .

3. 验证构建：

docker images | grep my-python-app

4. 运行测试：

docker run -d -p 5000:5000 --name test-app my-python-app
curl localhost:5000

8. 总结（

通过本文我们全面了解了：

1. Dockerfile 的基本语法和核心指令
2. 高级功能如多阶段构建和健康检查
3. 编写高效 Dockerfile 的最佳实践
4. 如何使用 docker build 命令构建镜像
5. 构建过程中的各种选项和优化技巧

关键构建要点：

• 始终为镜像指定有意义的标签
• 合理利用缓存提高构建速度
• 使用多阶段构建减小最终镜像大小
• 通过.dockerignore减少构建上下文大小
• 构建后验证镜像是否按预期工作

掌握这些 Dockerfile 编写和镜像构建技能，您将能够为任何应用程序创建高效、可靠的容器镜像，实现开发和生产环境的一致性。