Docker 映像檔建置最佳實踐

– 12 分鐘閱讀

深入理解 Dockerfile 各項指令是建置高效映像檔的基礎。從選擇合適的基礎映像檔開始，透過 ENV 設定環境變數，利用 RUN 指令安裝必要的軟體套件，並善用多階段建置減少映像檔體積。COPY 與 ADD 指令則負責將應用程式碼和設定檔複製到映像檔中，而 WORKDIR、USER、CMD 和 ENTRYPOINT 則設定了容器的執行環境和啟動命令。最後，使用 LABEL 指令新增中繼資料，方便映像檔的管理和維護。此外，文章也探討瞭如何透過 Docker Hub 和 GitHub 實作自動化建置和佈署流程，並結合單元測試、整合測試等自動化測試策略，確保應用程式品質。

建置基礎與分層映像檔的最佳實踐

在容器化的世界中，Dockerfile 是建置 Docker 映像檔的核心。透過一系列指令，我們可以定義映像檔的內容和行為。本文將深入探討 Dockerfile 中的關鍵指令，並提供實際範例來說明其用法。

Dockerfile 指令詳解

1. FROM 指令

FROM 指令用於指定基礎映像檔。所有 Dockerfile 都以 FROM 指令開始，它定義了映像檔的起始點。

FROM ubuntu:20.04
# 使用官方 Ubuntu 20.04 映像檔作為基礎映像檔

內容解密：

FROM 指令是 Dockerfile 的第一個指令，用於指定基礎映像檔。這裡我們使用 ubuntu:20.04 作為基礎映像檔，這是一個穩定且廣泛使用的 Linux 發行版。

2. ENV 指令

ENV 指令用於設定環境變數。這些變數可以在後續的指令中使用。

ENV DEBIAN_FRONTEND noninteractive
ENV JOOMLA_VERSION 3.9.27
# 設定環境變數以避免互動式提示，並指定 Joomla 版本

內容解密：

ENV 指令用於設定環境變數，這些變數在後續的指令中非常有用。例如，DEBIAN_FRONTEND=noninteractive 可以避免在安裝軟體包時出現互動式提示。

3. RUN 指令

RUN 指令用於執行命令並建立新的映像檔層。建議將多個相關的命令合併在一個 RUN 指令中，以減少映像檔層數。

RUN apt-get update && DEBIAN_FRONTEND=noninteractive apt-get install -y \
    mysql-server \
    apache2 \
    php7.4 \
    php7.4-imap \
    php7.4-mcrypt \
    php7.4-gd \
    php7.4-curl \
    php7.4-apcu \
    php7.4-mysql \
    supervisor
# 安裝必要的軟體包

內容解密：

RUN 指令用於執行命令並建立新的映像檔層。我們將多個相關的命令合併在一個 RUN 指令中，以減少映像檔層數並提高建置效率。

4. COPY 指令

COPY 指令用於將檔案或目錄從主機複製到容器中。

COPY configuration.php /var/www/html/
# 將 configuration.php 複製到容器中的 /var/www/html/ 目錄

內容解密：

COPY 指令用於將檔案或目錄從主機複製到容器中。這裡我們將 configuration.php 複製到 /var/www/html/ 目錄。

5. CMD 指令

CMD 指令定義了容器啟動時執行的預設命令。如果有多個 CMD 指令，只有最後一個會被執行。

CMD ["/usr/bin/supervisord", "-n"]
# 設定容器啟動時執行的預設命令

內容解密：

CMD 指令定義了容器啟動時執行的預設命令。這裡我們使用 /usr/bin/supervisord -n 來啟動 supervisord。

6. ENTRYPOINT 指令

ENTRYPOINT 指令允許將容器組態為可執行檔。它與 CMD 指令結合使用，可以提供更靈活的容器啟動方式。

ENTRYPOINT ["/usr/bin/supervisord"]
CMD ["-n"]
# 設定 ENTRYPOINT 和 CMD 指令以提供靈活的容器啟動方式

內容解密：

ENTRYPOINT 指令允許將容器組態為可執行檔。這裡我們將 /usr/bin/supervisord 設定為 ENTRYPOINT，並將 -n 設定為預設引數。

7. LABEL 指令

LABEL 指令用於為映像檔新增中繼資料。這些中繼資料可以用於描述映像檔的相關資訊。

LABEL maintainer="玄貓 <example@example.com>"
LABEL description="This is a Joomla Docker image."
# 新增映像檔的中繼資料

內容解密：

LABEL 指令用於為映像檔新增中繼資料，例如維護者和描述資訊。

8. WORKDIR 指令

WORKDIR 指令用於設定工作目錄。後續的指令將相對於這個目錄執行。

WORKDIR /var/www/html
# 設定工作目錄為 /var/www/html

內容解密：

WORKDIR 指令用於設定工作目錄。這裡我們將工作目錄設定為 /var/www/html。

9. USER 指令

USER 指令用於設定執行後續指令的使用者。

USER www-data
# 設定執行後續指令的使用者為 www-data

內容解密：

USER 指令用於設定執行後續指令的使用者。這裡我們將使用者設定為 www-data。

Joomla 映像檔範例

以下是一個完整的 Joomla Dockerfile 範例，展示了上述指令的實際應用：

FROM ubuntu:20.04
ENV DEBIAN_FRONTEND noninteractive
ENV JOOMLA_VERSION 3.9.27

RUN apt-get update && DEBIAN_FRONTEND=noninteractive apt-get install -y \
    mysql-server \
    apache2 \
    php7.4 \
    php7.4-imap \
    php7.4-mcrypt \
    php7.4-gd \
    php7.4-curl \
    php7.4-apcu \
    php7.4-mysql \
    supervisor

# 清理不必要的檔案
RUN apt-get clean && rm -rf /var/lib/apt/lists/* /tmp/* /var/tmp/*

# 下載並安裝 Joomla
ADD Joomla_$JOOMLA_VERSION-Stable-Full_Package.tar.gz /tmp/joomla/
RUN tar -zxvf /tmp/joomla/Joomla_$JOOMLA_VERSION-Stable-Full_Package.tar.gz -C /var/www/html/
RUN chown -R www-data:www-data /var/www/html

# 開放 HTTP 和 MySQL 埠
EXPOSE 80 3306

# 使用 supervisord 啟動 Apache 和 MySQL
CMD ["/usr/bin/supervisord", "-n"]

圖表說明：Dockerfile 指令流程

  flowchart TD
    A[FROM 指令] --> B[ENV 指令]
    B --> C[RUN 指令：安裝軟體]
    C --> D[RUN 指令：清理檔案]
    D --> E[COPY/ADD 指令：複製檔案]
    E --> F[WORKDIR 指令：設定工作目錄]
    F --> G[USER 指令：切換使用者]
    G --> H[CMD/ENTRYPOINT 指令：定義容器啟動命令]
    H --> I[容器啟動]

圖表翻譯：

此圖表展示了 Dockerfile 中各個指令的執行順序。流程從 FROM 指令開始，逐步執行各種設定和安裝指令，最後以 CMD 或 ENTRYPOINT 指令定義容器啟動時的行為。透過這個流程圖，可以清晰地瞭解 Dockerfile 的建置邏輯和各指令之間的關聯。

Docker 映像檔建置與除錯

Docker 是一種流行的容器化技術，能夠簡化應用程式的佈署和管理。在使用 Docker 的過程中，建置映像檔（image）是關鍵的一步。本文將介紹 Docker 映像檔的建置過程，並提供一些常見的除錯技巧。

Docker 版本檢查

在開始之前，我們需要確保 Docker 已正確安裝並執行。可以使用以下命令檢查 Docker 的版本：

$ sudo docker version

此命令將顯示 Docker 的版本資訊，包括客戶端和伺服器端的版本。

內容解密：

此命令用於檢查 Docker 的版本，確保我們使用的是正確的版本。Docker 的版本資訊包括客戶端和伺服器端的版本，這對於排查相容性問題非常重要。

Docker 資訊檢查

除了檢查 Docker 的版本外，我們還需要了解 Docker 的執行環境和設定。可以使用以下命令取得 Docker 的詳細資訊：

$ sudo docker info

此命令將顯示 Docker 的詳細資訊，包括儲存驅動程式、執行驅動程式、記錄驅動程式等。

內容解密：

此命令提供了 Docker 的詳細執行環境和設定資訊，有助於我們瞭解 Docker 的運作情況和潛在問題。

解決 Debian/Ubuntu 系統上的警告

在某些 Debian 或 Ubuntu 系統上，執行 docker info 命令可能會出現以下警告：

WARNING: No memory limit support
WARNING: No swap limit support

要解決這些警告，需要在核心啟動引數中新增 cgroup_enable=memory swapaccount=1。對於使用 GRUB 啟動載入器的系統，可以修改 /etc/default/grub 檔案來新增這些引數。

GRUB_CMDLINE_LINUX="cgroup_enable=memory swapaccount=1"

修改完成後，需要執行 update-grub 命令並重新啟動系統。

內容解密：

此步驟用於解決 Debian 或 Ubuntu 系統上的警告，確保 Docker 能夠正確地管理記憶體和交換空間。

檢查 Docker 映像檔

要確認 Docker 映像檔是否已正確安裝，可以使用以下命令：

$ sudo docker images

此命令將列出所有已安裝的 Docker 映像檔。

內容解密：

此命令用於檢查 Docker 映像檔是否已正確安裝在系統上。如果映像檔未出現在列表中，可能需要檢查 Docker 登入檔的連線或映像檔建置過程。

手動執行 Docker 映像檔

要確認 Docker 映像檔是否可執行，可以使用以下命令：

$ sudo docker run -it [映像檔名稱]

此命令將啟動一個新的容器並執行映像檔。

內容解密：

此命令用於測試 Docker 映像檔是否可執行，並提供容器的輸出記錄以供除錯使用。

檢查容器執行狀態

如果容器無法啟動，可以使用以下命令檢查容器執行狀態：

$ sudo docker ps

此命令將列出所有正在執行的容器。

內容解密：

此命令用於檢查容器是否正在執行。如果容器未執行，可能需要檢查容器的啟動記錄以找出問題所在。

檢查容器啟動記錄

如果容器無法啟動，可以檢查 /var/log/containers 目錄下的啟動記錄檔：

/var/log/containers/<service>_start_errors.log

這些記錄檔包含了容器啟動過程中的錯誤資訊。

內容解密：

此步驟用於檢查容器啟動過程中的錯誤資訊，以幫助排查啟動失敗的原因。

使用 Mermaid 圖表視覺化 Docker 映像檔建置流程

  flowchart TD
    A[開始建置 Docker 映像檔] --> B{檢查 Docker 版本}
    B -->|版本正確| C[檢查 Docker 資訊]
    B -->|版本錯誤| D[更新 Docker 版本]
    C --> E[建置 Docker 映像檔]
    E --> F{映像檔建置成功?}
    F -->|成功| G[執行 Docker 映像檔]
    F -->|失敗| H[檢查建置記錄]
    G --> I{容器執行成功?}
    I -->|成功| J[檢查容器執行狀態]
    I -->|失敗| K[檢查容器啟動記錄]

圖表翻譯：

此圖表展示了 Docker 映像檔建置和執行的流程。首先檢查 Docker 的版本，然後檢查 Docker 的詳細資訊。接著建置 Docker 映像檔，如果建置成功則執行映像檔。如果容器執行失敗，則檢查容器的啟動記錄以找出問題所在。

容器映像檔建置與疑難排解技術深度解析

容器化技術的快速發展使得容器映像檔的建置與管理變得至關重要。本文將深入探討容器映像檔的建置流程、疑難排解方法以及自動化建置策略，為讀者提供全面的技術。

容器映像檔建置基礎

容器映像檔是容器執行的基礎，建置一個穩定且高效的映像檔是確保容器化應用正常執行的關鍵。映像檔的建置通常涉及以下幾個關鍵步驟：

  1. 基礎映像檔選擇：選擇合適的基礎映像檔對於建置高效的容器映像檔至關重要。官方提供的映像檔通常是最佳選擇，因為它們經過了最佳化和安全測試。
  2. 層級式映像檔建置：利用 Docker 的層級式映像檔建置功能，可以有效地減少映像檔的大小並提高建置效率。
  3. 容器組態檢查：建置完成後，檢查容器的組態和執行狀態是確保容器正常執行的必要步驟。

容器疑難排解技術

當容器執行出現問題時，及時有效的疑難排解是還原服務的關鍵。以下是一些常見的疑難排解技術：

  1. 容器狀態檢查：使用 docker ps -a 命令檢查容器的執行狀態，特別注意非零的離開碼，這通常指示容器執行過程中出現了錯誤。
  2. 容器詳細資訊檢查：使用 docker inspect <containerId> 命令可以取得容器的詳細組態資訊，有助於分析容器啟動失敗的原因。
  3. 容器日誌分析：透過 docker logs <containerId> 命令檢視容器的日誌輸出，可以幫助定位容器啟動失敗或執行過程中的錯誤。
  4. 容器內部行程檢查：使用 docker top 或 docker htop 命令可以檢視容器內執行的行程，有助於分析資源使用情況。

使用 sysdig 進行容器監控與疑難排解

sysdig 是一款強大的開源工具，用於系統層級的監控和疑難排解。在容器環境中，sysdig 可以提供豐富的容器內部資訊，而無需在容器內安裝任何代理程式。

sysdig 的主要功能

  1. 容器行程監控：sysdig 可以列出容器內執行的行程，並提供 CPU 使用率、I/O 等詳細資訊。
  2. 容器日誌分析：透過特定的 chisel（sysdig 的 Lua 指令碼），可以分析容器日誌，快速定位問題。
  3. 容器網路監控：sysdig 可以監控容器的網路流量，幫助分析網路相關的問題。

使用 sysdig 的實際範例

  1. 安裝 sysdig：sysdig 的安裝可以透過簡單的指令完成，支援多種 Linux 發行版。
  2. 使用 chisel 分析容器：sysdig 提供了多種 chisel，用於不同的分析任務。例如，使用 topprocs_cpu chisel 可以分析容器內 CPU 使用率最高的行程。
sudo sysdig -pc -c topprocs_cpu container.name=zany_torvalds

圖表翻譯：

此圖表展示了使用 sysdig 監控特定容器內行程的 CPU 使用率。透過這種方式，可以快速識別容器內資源佔用高的行程，進行針對性的最佳化。

  flowchart TD
    A[啟動sysdig監控] --> B{選擇容器}
    B -->|指定容器名稱| C[執行topprocs_cpu chisel]
    C --> D[分析CPU使用率資料]
    D --> E[識別高CPU佔用行程]

隨著容器化技術的持續發展，未來將會有更多的工具和技術出現，以進一步簡化和最佳化容器映像檔的建置和管理。開發者需要不斷學習和掌握最新的技術，以保持競爭力。

自動化映像檔建置與測試的最佳實踐

在現代軟體開發流程中，容器化技術已成為提升應用程式可攜性和可擴充套件性的關鍵。Docker 作為容器化技術的佼佼者，其映像檔建置流程對於確保應用程式的穩定性和可靠性至關重要。本文將深入探討如何建置基礎與分層映像檔，並透過自動化測試提升佈署的信心。

Dockerfile 的最佳化與測試整合

Dockerfile 是定義 Docker 映像檔建置流程的核心。以下是一個最佳化後的 Dockerfile 範例，用於建置 Joomla 應用程式：

# 使用官方 PHP 映像檔作為基礎
FROM php:7.4-apache

# 安裝必要的擴充套件
RUN apt-get update && \
    apt-get install -y libfreetype6-dev libjpeg62-turbo-dev libmcrypt-dev libpng-dev && \
    docker-php-ext-install -j$(nproc) gd

# 安裝 Composer
COPY --from=composer:latest /usr/bin/composer /usr/bin/composer

# 複製應用程式碼
COPY . /var/www/html

# 安裝 PHPUnit
RUN composer global require "phpunit/phpunit=4.1.*"

# 複製單元測試
COPY tests /root/tests

# 執行單元測試
RUN phpunit /root/tests

# 清理測試檔案
RUN rm -rf /root/tests

程式碼解析

  1. 基礎映像檔選擇：使用官方的 php:7.4-apache 作為基礎映像檔，確保環境的一致性。
  2. 依賴安裝：透過 apt-get 安裝必要的 PHP 擴充套件，如 gd。
  3. Composer 安裝：使用多階段建置的方式安裝 Composer，避免將 Composer 包含在最終映像檔中。
  4. 單元測試整合：將單元測試複製到映像檔中並執行，確保程式碼的正確性。
  5. 清理測試檔案：執行完測試後刪除測試檔案，避免將測試程式碼帶入生產環境。

內容解密：

此 Dockerfile 範例展示瞭如何在建置過程中執行單元測試。首先透過 composer global require 安裝 PHPUnit，接著複製測試檔案到映像檔中並執行測試，最後清理測試檔案。這種方式可以確保建置出的映像檔符合預期，並且在測試失敗時中止建置流程，避免將有問題的映像檔推播到生產環境。

自動化建置與佈署流程

為了進一步提升效率，可以結合 Docker Hub 和 GitHub 實作自動化建置和佈署：

  flowchart TD
    A[GitHub 程式碼提交] --> B{Docker Hub 自動建置}
    B -->|建置成功| C[佈署到生產環境]
    B -->|建置失敗| D[傳送通知給開發團隊]
    C --> E[執行自動化測試]
    E -->|測試透過| F[更新生產環境]
    E -->|測試失敗| D

圖表剖析：

此圖示展示了從程式碼提交到佈署的完整流程：

  1. 程式碼提交：開發者將程式碼提交到 GitHub。
  2. 自動建置：Docker Hub 自動觸發建置流程。
  3. 建置結果處理：根據建置結果，決定是否佈署或傳送通知。
  4. 自動化測試：在佈署前執行自動化測試，確保品質。
  5. 佈署：測試透過後更新生產環境。

微服務架構的建置與挑戰

現代應用程式越來越傾向於採用微服務架構，這種架構風格將應用程式分解為多個小型、獨立的服務。每個服務都可以獨立開發、佈署和擴充套件。

微服務架構的優勢

  1. 獨立開發與佈署：每個服務可以獨立開發和佈署，不會影響其他服務。
  2. 彈性擴充套件：可以根據需求對特定服務進行擴充套件，而不需要擴充套件整個應用程式。
  3. 技術多樣性：不同的服務可以使用不同的技術堆疊。

微服務架構的挑戰

  1. 服務間通訊：需要設計有效的服務間通訊機制。
  2. 一致性與事務管理：需要處理分散式事務和資料一致性問題。
  3. 監控與除錯：需要建立完善的監控和除錯機制。

N-Tier 應用程式架構

N-Tier 架構是一種常見的應用程式架構風格，將應用程式分為多個邏輯層，通常包括表示層、業務邏輯層和資料存取層。

N-Tier 架構的優勢

  1. 分層清晰：各層職責分明，易於維護和擴充套件。
  2. 可擴充套件性：可以根據需求對特定層進行擴充套件。

N-Tier 架構的挑戰

  1. 層間耦合：需要處理層間的耦合問題。
  2. 效能最佳化：需要最佳化層間的互動以提升效能。

自動化測試的最佳實踐

在自動化建置流程中，整合自動化測試是確保映像檔品質的關鍵步驟。以下是一些最佳實踐：

  1. 單元測試：在建置過程中執行單元測試，確保程式碼的正確性。
  2. 整合測試：在佈署前執行整合測試，確保各元件間的協同工作正常。
  3. 效能測試：執行效能測試，確保應用程式的效能符合預期。

綜觀容器技術發展脈絡，建置高效能且易於維護的映像檔是容器化應用成功的根本。本文深入探討了 Dockerfile 的最佳實踐，涵蓋基礎映像檔選擇、分層映像檔建構、指令最佳化以及與自動化測試的整合。實務應用上，透過多階段建置有效縮減映像檔體積，並藉由整合單元測試於建置流程中，顯著提升了應用程式品質與佈署效率。然而，容器化並非毫無挑戰，尤其在微服務架構下，服務間通訊、資料一致性以及監控除錯等議題仍需審慎考量。自動化建置流程結合持續整合/持續佈署（CI/CD）Pipeline，將進一步提升開發效率，同時，更精細的容器映像檔安全掃描及最佳化技術也將持續演進，推動容器技術邁向更高效、更安全的境界。 建議開發者持續關注容器技術生態，並積極探索新的工具和最佳實踐，以打造更具競爭力的容器化應用。

玄貓

玄貓

技術愛好者，專注於分享程式開發、雲端技術與 AI 應用的心得體會。