使用 Dockerfile 开发容器

1. 概览

Docker 是一个用于开发、交付和运行应用的开放式平台。利用 Docker，您可以将应用与基础设施分开管理，并将基础设施作为托管式应用来处理。Docker 可帮助您加快代码的交付、测试和部署速度，并缩短从代码编写到运行的整个周期。

为了做到这一点，Docker 将内核容器化功能与用于管理和部署应用的工作流及工具相结合。

Docker 容器可以直接在 Kubernetes 中使用，方便您在 Kubernetes Engine 中运行。在学完有关 Docker 的基础知识后，您将能够开始开发 Kubernetes 应用和容器化应用。

学习内容

在本实验中，您将学习如何完成以下操作：

为示例应用创建 Dockerfile
构建映像
在本地将映像作为容器运行
更改容器行为
将映像推送到 Artifact Registry

前提条件

本实验是入门级实验。我们假定您几乎没有 Docker 和容器方面的相关经验。建议您先熟悉一下 Cloud Shell 和命令行，但不作强制要求。

自定进度的环境设置

项目名称是此项目参与者的显示名称。它是 Google API 尚未使用的字符串，您可以随时对其进行更新。
项目 ID 在所有 Google Cloud 项目中必须是唯一的，并且不可变（一经设置便无法更改）。Cloud Console 会自动生成一个唯一字符串；通常情况下，您无需关注该字符串。在大多数 Codelab 中，您都需要引用项目 ID（它通常标识为 PROJECT_ID），因此如果您不喜欢某个 ID，请再生成一个随机 ID，还可以尝试自己创建一个，并确认是否可用。然后，项目创建后，ID 会处于“冻结”状态。
第三个值是一些 API 使用的项目编号。如需详细了解所有这三个值，请参阅文档。

接下来，您需要在 Cloud Console 中启用结算功能，才能使用 Cloud 资源/API。运行此 Codelab 应该不会产生太多的费用（如果有费用的话）。要关闭资源以避免产生超出本教程范围的费用，请按照此 Codelab 末尾提供的任何“清理”说明操作。Google Cloud 的新用户符合参与 $300 USD 免费试用计划的条件。

2. 示例应用

我们提供了一个示例应用，以方便您完成本实验。在本部分中，您将检索源代码并以其原生形式构建应用，然后再继续进行容器化过程。

源代码

本实验的源代码以及示例应用文档位于 GoogleCloudPlatform/container-developer-workshop 代码库中。

配置 Git

git config --global user.name ${USER}
git config --global user.email ${USER}@qwiklabs.net

克隆示例应用 Cloud Source Repositories 代码库

gcloud source repos clone sample-app ${HOME}/sample-app &&
cd ${HOME}/sample-app &&
git checkout main

输出

Cloning into '/home/student_03_49720296e995/sample-app'...
remote: Finding sources: 100% (16/16)
remote: Total 16 (delta 0), reused 16 (delta 0)
Receiving objects: 100% (16/16), 47.23 KiB | 681.00 KiB/s, done.
warning: remote HEAD refers to nonexistent ref, unable to checkout.

Project [qwiklabs-gcp-02-4327c4e03d82] repository [sample-app] was cloned to [/home/student_03_49720296e995/sample-app].
Branch 'main' set up to track remote branch 'main' from 'origin'.
Switched to a new branch 'main'

构建示例应用

cd ${HOME}/sample-app
./mvnw compile

输出

[INFO] Scanning for projects...
...
[INFO] Compiling 1 source file to /home/student_03_49720296e995/sample-app/target/classes
[INFO] ------------------------------------------------------------------------
[INFO] BUILD SUCCESS
[INFO] ------------------------------------------------------------------------
[INFO] Total time:  10.080 s
[INFO] Finished at: 2022-02-23T17:14:30Z
[INFO] ------------------------------------------------------------------------

运行示例应用

cd ${HOME}/sample-app
./mvnw exec:java

输出

[INFO] Scanning for projects...
...
Listening at http://localhost:8080

预览正在运行的应用

点击 Cloud Shell 网络预览按钮
点击端口 8080 上的“预览”

完成后

在 Cloud Shell 中按 Ctrl+C 以停止运行的应用

3. Dockerfile

使用 Dockerfile 将应用容器化

将应用打包到容器中的一种方法是使用 Dockerfile。Dockerfile 类似于脚本，用于指示守护程序如何组装容器映像。如需了解详情，请参阅 Dockerfile 参考文档。

在示例应用代码库中创建一个空的 Dockerfile。

touch ${HOME}/sample-app/Dockerfile

在您选择的编辑器中打开 Dockerfile。

vi ${HOME}/sample-app/Dockerfile

选择起始映像

使用 Dockerfile 方法构建容器需要直接了解应用，以便组装容器。创建 Dockerfile 的第一步是选择将用作映像基础的映像。此映像应是由可信来源（通常是您的公司）维护和发布父映像或基础映像。

FROM 指令会初始化新的构建阶段，并为后续的顺序命令设置基础映像。因此，FROM 指令通常是 Dockerfile 中的第一个指令，并且只能以可选的 ARG 指令作为前缀来支持变量。

语法：FROM <image>[:<tag> | @<digest>] [AS <name>]

映像的格式为 <image>:<tag> 或 <image>@<digest>。如果未指定标记或摘要，则默认使用 :latest 标记。<image> 的格式因用于存储映像的注册表而异。对于 Artifact Registry，<image> 的格式为 <region>-docker.pkg.dev/<project ID>/<repository name>/<image name>:<image tag>。

在本实验中，我们使用公开的 openjdk:11.0-jdk 映像，请将以下行添加到您的 Dockerfile

FROM openjdk:11.0-jdk

设置工作目录

WORKDIR 指令会为 Dockerfile 中后续的任何顺序指令设置工作目录。如需了解详情，请参阅 Dockerfile 参考文档的 WORKDIR 部分

语法：WORKDIR <path>

在本实验中，我们使用 /app 目录作为 WORKDIR，请将以下行添加到 Dockerfile 的底部

WORKDIR /app

复制应用文件

COPY 指令会将目录或文件从 <source> 位置复制到映像文件系统的 <destination> 路径。您可以指定多个 <source> 资源，它们都相对于构建上下文。我们将在“构建”部分中进一步讨论构建上下文。如需了解详情，请参阅 Dockerfile 参考文档的 COPY 部分

语法：COPY <source>... <destination>

在本实验中，我们将代码库中的所有文件复制到映像文件系统，请将以下行添加到 Dockerfile 的底部

COPY . /app

编译应用

RUN 指令会在当前映像之上的新映像层中执行命令，并提交结果。生成的已提交映像将用于 Dockerfile 中的后续步骤。如需了解详情，请参阅 Dockerfile 参考文档的 RUN 部分

语法：RUN <command>

在本实验中，我们将使用 Maven 将应用编译为 JAR 文件，请将以下行添加到 Dockerfile 的底部

RUN ./mvnw compile assembly:single

启动应用

CMD 指令为正在运行的容器提供默认命令。Dockerfile 中只能有一个 CMD 指令，如果指定了多个 CMD，则只有最后一个 CMD 会生效。您可以使用 CMD 和 ENTRYPOINT 指令来使用更高级的功能，但本实验不涉及这些内容。如需了解详情，请参阅 Dockerfile 参考文档的 CMD 部分

语法：CMD ["executable","param1","param2"]

在本实验中，我们运行已编译的 JAR 文件，请将以下行添加到 Dockerfile 的底部

CMD ["java","-jar","/app/target/sample-app-1.0.0-jar-with-dependencies.jar"]

最终 Dockerfile

最终 Dockerfile 将是

FROM openjdk:11.0-jdk
WORKDIR /app
COPY . /app
RUN ./mvnw compile assembly:single
CMD ["java","-jar","/app/target/sample-app-1.0.0-jar-with-dependencies.jar"]

在本地提交 Dockerfile

cd ${HOME}/sample-app
git add Dockerfile
git commit -m "Added Dockerfile"

4. 构建

现在，我们将使用 docker build 命令从 Dockerfile 构建映像。此命令指示 Docker 守护程序使用 Dockerfile 中的指令构建映像。如需了解详情，请参阅 docker build 参考文档。

构建映像

cd ${HOME}/sample-app
export IMAGE_TAG=$(git rev-parse --short HEAD)
docker build --tag sample-app:${IMAGE_TAG} .

输出

Sending build context to Docker daemon  221.2kB
Step 1/4 : FROM openjdk:11.0-jdk
11.0-jdk: Pulling from library/openjdk
0c6b8ff8c37e: Pull complete
412caad352a3: Pull complete
e6d3e61f7a50: Pull complete
461bb1d8c517: Pull complete
e442ee9d8dd9: Pull complete
542c9fe4a7ba: Pull complete
41de18d1833d: Pull complete
Digest: sha256:d72b1b9e94e07278649d91c635e34737ae8f181c191b771bde6816f9bb4bd08a
Status: Downloaded newer image for openjdk:11.0-jdk
---> 2924126f1829
Step 2/4 : WORKDIR /app
---> Running in ea037abb273d
Removing intermediate container ea037abb273d
---> bd9b6d078082
Step 3/4 : COPY . /app
---> b9aec2b5de51
Step 4/4 : RUN ./mvnw compile jar:jar
---> Running in 3f5ff737b7fd
[INFO] Scanning for projects...
...
[INFO] Building jar: /app/target/sample-app-1.0.0.jar
[INFO] ------------------------------------------------------------------------
[INFO] BUILD SUCCESS
[INFO] ------------------------------------------------------------------------
[INFO] Total time:  22.952 s
[INFO] Finished at: 2022-02-23T18:09:08Z
[INFO] ------------------------------------------------------------------------
Removing intermediate container 331443caebd3
---> 152f65cc441e
Step 5/5 : CMD ["java", "-jar", "/app/target/sample-app-1.0.0.jar"]
---> Running in 3d595a72231c
Removing intermediate container 3d595a72231c
---> 0e40d7548cab
Successfully built 0e40d7548cab
Successfully tagged sample-app:aaa8895

5. 运行

成功构建容器映像后，我们现在可以使用 docker run 命令运行应用并确保其行为符合预期。此命令将在命令提示符的前台启动容器，以进行测试或调试。如需了解详情，请参阅 docker run 参考文档。

使用映像运行容器

cd ${HOME}/sample-app
export IMAGE_TAG=$(git rev-parse --short HEAD)
docker run \
  --rm \
  -p 8080:8080 \
  sample-app:${IMAGE_TAG}

输出

Listening at http://localhost:8080

预览在容器中运行的应用

点击 Cloud Shell 网络预览按钮
点击端口 8080 上的“预览”
在 Cloud Shell 中按 Ctrl+C 以停止容器

更改容器行为

执行 Docker Run 会使用 Dockerfile 中的默认配置。您可以添加其他指令和参数来修改此行为。

启用 TRACE 日志记录

cd ${HOME}/sample-app
export IMAGE_TAG=$(git rev-parse --short HEAD)
docker run \
  --rm \
  -p 8080:8080 \
  sample-app:${IMAGE_TAG} \
  java -Dorg.slf4j.simpleLogger.defaultLogLevel=trace -jar /app/target/sample-app-1.0.0-jar-with-dependencies.jar

预览在容器中运行的应用

点击 Cloud Shell 网络预览按钮
点击端口 8080 上的“预览”
切换到 Cloud Shell 标签页，查看其他日志记录
在 Cloud Shell 中按 Ctrl+C 以停止容器

更改端口

cd ${HOME}/sample-app
export IMAGE_TAG=$(git rev-parse --short HEAD)
docker run \
--rm \
-e PORT=8081 \
-p 8081:8081 \
sample-app:${IMAGE_TAG}

预览在容器中运行的应用

点击 Cloud Shell 网络预览按钮
点击“更改端口”
输入 8081
点击“更改并预览”
在 Cloud Shell 中按 Ctrl+C 以停止容器

6. 推送

一旦确信容器映像运行正常，并且希望使此容器可在其他环境中运行和/或供其他用户运行，我们就需要将映像推送到共享代码库。这应作为自动化构建流水线的一部分进行，但在我们的测试环境中，我们已配置代码库，并且可以手动推送映像。

将 Dockerfile 提交推送到 sample-app 代码库

cd ${HOME}/sample-app
export IMAGE_TAG=$(git rev-parse --short HEAD)
git push

为 Artifact Registry 标记映像

docker tag sample-app:${IMAGE_TAG} \
    us-central1-docker.pkg.dev/${GOOGLE_CLOUD_PROJECT}/apps/sample-app:${IMAGE_TAG}

为 Artifact Registry 配置凭据

gcloud auth configure-docker us-central1-docker.pkg.dev

当系统提示 Do you want to continue (Y/n)? 时，回答 y 并按 Enter

将映像推送到 Artifact Registry

docker push us-central1-docker.pkg.dev/${GOOGLE_CLOUD_PROJECT}/apps/sample-app:${IMAGE_TAG}

输出

 The push refers to repository [us-central1-docker.pkg.dev/qwiklabs-gcp-04-b47ced695a3c/apps/sample-app]
  453b97f86449: Pushed
  e86791aa0382: Pushed
  d404c7ee0850: Pushed
  fe4f44af763d: Pushed
  7c072cee6a29: Pushed
  1e5fdc3d671c: Pushed
  613ab28cf833: Pushed
  bed676ceab7a: Pushed
  6398d5cccd2c: Pushed
  0b0f2f2f5279: Pushed
  aaa8895: digest: sha256:459de00f86f159cc63f98687f7c9563fd65a2eb9bcc71c23dda3351baf13607a size: 2424

7. 恭喜！

恭喜，您已完成此 Codelab！

您学习了以下内容

为示例应用创建 Dockerfile
构建映像
在本地将映像作为容器运行
更改容器行为
将映像推送到 Artifact Registry

使用 Dockerfile 开发容器 使用集合让一切井井有条 根据您的偏好保存内容并对其进行分类。

1. 概览

学习内容

前提条件

自定进度的环境设置

2. 示例应用

源代码

配置 Git

克隆示例应用 Cloud Source Repositories 代码库

构建示例应用

运行示例应用

预览正在运行的应用

3. Dockerfile

使用 Dockerfile 将应用容器化

选择起始映像

设置工作目录

复制应用文件

编译应用

启动应用

最终 Dockerfile

4. 构建

构建映像

5. 运行

使用映像运行容器

预览在容器中运行的应用

更改容器行为

启用 TRACE 日志记录

预览在容器中运行的应用

更改端口

预览在容器中运行的应用

6. 推送

将 Dockerfile 提交推送到 sample-app 代码库

为 Artifact Registry 标记映像

为 Artifact Registry 配置凭据

将映像推送到 Artifact Registry

7. 恭喜！

您学习了以下内容

使用 Dockerfile 开发容器