客製化自己的 Docker 映像檔流程

--- title: "客製化自己的 Docker 映像檔流程" date: 2022-10-15 is_modified: false disqus: cynthiahackmd image: https://i.imgur.com/mlrB0F5.png categories: - "資訊科技 › 開發與輔助工具" tags: - "Docker" - "Linux/Unix" --- {%hackmd @CynthiaChuang/Github-Page-Theme %} 這篇網誌中，我們會從無到有逐步建立一份客製映像檔，內容包括：Docker 安裝與配置、基礎映像檔下載、撰寫 Dockerfile，再透過 `docker build` 建立成映像檔，最後將映像檔上傳至倉庫。這篇算是 [〈WSL｜在 WSL2 中安装 Docker〉](https://hackmd.io/@CynthiaChuang/Install-Docker-in-WSL2)的前篇？原本是要寫給客戶的教學文件，不過我覺得拿出來當網誌好像也還行？所以就稍微擴寫、改述並刪除了些會被我主管請去喝茶東西，~~看來應該還能騙到一篇！？~~  <img src="https://i.imgur.com/mlrB0F5.png" alt="Docker 三元素：Dockerfile、Docker 映像檔以及 Docker 容器"> Docker 三元素：Dockerfile、Docker 映像檔以及 Docker 容器（圖片來源: <a href="https://medium.com/platformer-blog/practical-guide-on-writing-a-dockerfile-for-your-application-89376f88b3b5">Platformer — A WSO2 Company｜Medium</a>） :::warning :warning: **環境確認** 本說明採用的環境是 **Ubuntu 20.04**，與 docker 相關之指令應可在多數環境中執行。但考慮到環境可能性眾多，可能遇到的情況族繁不及備載，因此執行本說明時有遇到問題請查閱 Docker 官方文件。 ::: ## Step1｜Docker 環境確認既然是客製化 Docker 映像檔，當然得先裝有 Docker 啦！可以先確定版號的指令，來確認開發環境是否安裝有 Docker： ```bash= $ docker version ``` 若果正確安裝的話，應該看到相關 Client 與 Server 的版號資訊，類似這樣： ```bash= Client: Version: 20.10.12 API version: 1.41 Go version: go1.16.2 Git commit: 20.10.12-0ubuntu2~20.04.1 Built: Wed Apr 6 02:14:38 2022 OS/Arch: linux/amd64 Context: default Experimental: true Server: Engine: Version: 20.10.12 API version: 1.41 (minimum version 1.12) Go version: go1.16.2 Git commit: 20.10.12-0ubuntu2~20.04.1 Built: Thu Feb 10 15:03:35 2022 OS/Arch: linux/amd64 Experimental: false ``` 否則會得到 docker 指令不存在的錯誤訊息： ```bash= $ docker version bash: docker: command not found ``` 如果已經安裝的話，可以直接跳到 [1-2 章節](#Step1-2｜確認服務是否啟動)來確認服務是否啟動；若是沒有安裝的話，就跟我一起來裝 Docker 吧！ ### Step1-1｜安裝 Docker 我的開發環境是 Ubuntu 20.04 ，裡面已經有安裝 Docker 了，但我發現 Docker 似乎有新版本，所以打算順便升級 Docker 來玩玩。在這邊我先移除了舊版的的相關套件，再用**設置 Docker 的儲存庫（Repository）** 的方式來安裝。這種安裝法會方便於安裝與升級，這也是 Docker 官方推薦的安裝方式。 1. **移除舊版 Docker** ```bash= sudo apt-get remove docker docker-engine docker.io containerd runc ``` 2. **設置 Docker 的儲存庫** 相比以前一行安裝 docker.io，新的版本的多了許多的前置步驟： - 更新 apt-get 索引，並安裝用 HTTPS 傳輸的套件以及 CA 證書 ```bash= $ sudo apt-get update $ sudo apt-get install \ ca-certificates \ curl \ gnupg \ lsb-release ``` - 添加 Docker 的官方 GPG key ```bash= $ sudo mkdir -p /etc/apt/keyrings $ curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/docker.gpg $ sudo chmod a+r /etc/apt/keyrings/docker.gpg ``` - 然後，我們需要向 sources.list 中添加 Docker 儲存庫 ```bash= $ echo \ "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/etc/apt/keyrings/docker.gpg] https://download.docker.com/linux/ubuntu \ $(lsb_release -cs) stable" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list > /dev/null ``` 3. **安裝 Docker Engine** 最後再次更新 apt-get 索引，並才能安裝最新版本的 Docker Engine、containerd 和 Docker Compose。 ```bash= $ sudo apt-get update $ sudo apt-get install docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-compose-plugin ``` ### Step1-2｜確認服務是否啟動安裝完成後，查看一下 Docker 服務是否有正常啟動： ```bash= $ sudo service docker status ``` 或是 ```bash= $ sudo systemctl status docker ``` 如果正常啟動的話，可以看到綠色的 active 狀態： <img src="https://i.imgur.com/7TCVsZr.png" alt="正常啟動會顯示綠色的 active"> 正常啟動會顯示綠色的 active 若是未啟動，則啟動 service： ```bash= $ sudo service docker start ``` 或是 ```bash= $ sudo systemctl start docker ``` 最後，確認是否能夠下載測試映像檔並在容器中運行它： ```bash= $ sudo docker run hello-world ``` 若是成功執行會印出 `Hello from Docker` 的訊息並關閉容器： <img src="https://i.imgur.com/4Xf0bop.png" alt="Hello from Docker"> Hello from Docker～ ### Step1-3｜以非 root 身份管理 Docker 在一般情況下，`docker` 指令需要 root 權限，其他使用者則必須使用 `sudo` 才能操作 `docker` 指令。因此如果不想每次都得在 `docker` 指令前加上 `sudo`，就得將使用者添加一個名為 docker 的群組中。首先先建立一個名為 docker 的群組，並將使用者添加到其中。當 Docker 守護進程啟動時，它會建立一個可供 docker 群組成員訪問的 Unix domain socket。 ```bash= $ sudo groupadd docker $ sudo usermod -aG docker $USER ``` 更新使用者群組並重啟 docker： ```bash= $ newgrp docker $ service docker restart ``` 最後，試試看可不可以在沒有 `sudo` 下執行 docker： ```bash= $ docker run hello-world ``` ## Step2｜下載基礎映像檔若要客製自己的映像檔時，我們必須先選定一個**基礎映像檔（Base Image）**，再依此映像檔，加入所需開發套件和功能，層層堆疊逐步形成特定用途的客製映像檔。該基礎映像檔的來源，可以是任何公開的映像檔倉庫（Public Image Registry），如 [Docker Hub](https://hub.docker.com/) 或是 [NVIDIA NGC](https://catalog.ngc.nvidia.com/?filters=&orderBy=scoreDESC&query=container)，裡面存放了數量龐大的映像檔可供使用者下載；當然，也可以是自己或是組織建置的私有倉庫（Private）。 ### Step2-1｜從公開倉庫取得映像檔從公開倉庫取得映像檔是較常見的方式，通常無須額外權限與設定，就可直接使用下載指令。以下載 [Jupyter Notebook](https://hub.docker.com/r/jupyter/datascience-notebook) 為例，我們從先在 Docker Hub 上確認所要下載的映像檔與標籤後，就直接使用指令將映像檔下載到本地端。 ```bash= $ docker pull jupyter/datascience-notebook:latest ``` 下載完成後會出現摘要與狀態提示下載成功： <img src="https://i.imgur.com/1v8yKkF.png" alt="提示下載成功"> 提示下載成功 ### Step2-2｜從私人倉庫取得映像檔若要從私有倉庫取得映像檔，則必須先**登入**該倉庫。 ```bash= $ docker login -u {Username} -p {Password} {Registry} Login Succeeded ``` `docker login` 可以登入到指定倉庫，如果未指定倉庫位址，則會預設登入官方的公開倉庫 Docker Hub。 完成登入後，後續的操作可能會與公開倉庫取的存取步驟有所差異，但整體流程差不多： 1. 確認所要下載的映像檔與標籤 2. 使用指令將映像檔下載到本地端 ## Step3｜撰寫 Dockerfile 挑選完基礎映像檔後，就可根據自身需求撰寫 Dockerfile 加入所需套件和功能。在撰寫 Dockerfile 時，是以 **FROM 指令**為開頭，往下根據每一行定義會製作出的一個唯讀資料層，當啟動執行成容器時，才會再疊上寫入層。因此建議撰寫時盡可能刪除每層不必要的資料，以降低映像檔大小。我這邊就以剛剛從取得映像檔為基礎，向上安裝了 ==h5py==、 ==pandas== 與 ==gensim==...等 Python 套件，以提供一個簡單的 Dockerfile 範例，方便後續說明的進行。想要詳細了解如何撰寫 Dockerfile 的話，還是建議去看看官方文件 - [〈Best practices for writing Dockerfiles〉](https://docs.docker.com/develop/develop-images/dockerfile_best-practices/)，絕對不是因為我不想寫文件了 XDDD ```dockerfile= From jupyter/datascience-notebook:latest RUN pip install --no-cache-dir --upgrade pip \ && pip install --no-cache-dir \ "h5py==3.7.0" \ "pandas==1.4.3" \ "gensim==4.2.0" \ && rm -rf ~/.cache/pip ``` 撰寫完成後，將其進行存檔並命名為 `Dockerfile`。 ## Step4｜建立映像檔完成 Dockerfile 的撰寫後，就可以用 `docker build` 的指令將映像檔建立起來。 ```bash= $ docker build -t demo-push:v1 . ``` 其中，`-t` 是為映像檔進行命名 **`demo-push`** 為倉庫與映像檔名稱、 **`v1`** 則是標籤，請依照習慣自行命名。指令執行時，它會找尋目前資料夾中名為 Dockerfile 的建置文件；但如果你的建置文件並非取名為 Dockerfile，這時需要在指令中加上 `-f` 指定建置文件： ```bash= $ docker build -t demo-push:v1 -f MyDockerfile . ``` 如果需要更多關於 docker build 的介紹，請閱讀 [Docker 官方文件](https://docs.docker.com/engine/reference/commandline/build/)。 :::warning :warning: **注意！兩個命令的末尾都有一個點 `.`** 。 ::: 當建立成功後可在終端機上看到下列訊息： ```bash= Removing intermediate container cc2418f30dff ---> 2c7464ff7613 Successfully built 2c7464ff7613 Successfully tagged demo-push:v1 ``` :::info :information_source: **補充說明｜docker build 命令後的點號（.）** 它並不是用於指定 Dockerfile 文件所在的位置的！它並不是用於指定 Dockerfile 文件所在的位置的！它並不是用於指定 Dockerfile 文件所在的位置的！重點說三次！在這邊 <code>.</code> 確實是用來表示目前目錄，但卻不是用在指定 Dockerfile 所在路徑，因為那是 <code>-f</code> 的守備範圍！ 那麼指定這目錄的目的？這與 Docker 的運行架構有關： <img src="https://i.imgur.com/i2do1xG.png" alt="Docker daemon 與 client 的交互運作"> Docker daemon 與 client 的交互運作（圖片來源: <a href="https://ithelp.ithome.com.tw/articles/10236066">iT 邦幫忙</a>） 在 Docker 的運行架構中，存在 Docker Daemon（服務端守護進程）和 Client 兩個部分。Docker Daemon 會提供一組名為 Docker Remote API 的 REST API；而 Client 的代表就是我們常用的指令，指令則會透過 Docker Remote API 與 Docker Daemon 互動，從而完成各種功能。簡而言之， Docker 的運行架構就是個標準的 C/S 架構。 那麼這邊又產生了一個問題，如果在建構映像檔時有涉及 <code>COPY</code>、 <code>ADD</code>...等操作文件的指令時，因為並非在本地建構，而是在服務端建構的，那麼在 C/S 架構中， Docker Daemon 該如何獲得本地檔案？這邊就有一個 **映像檔建構上下文（Context）** 的概念。當建構的時候，使用者會指定建構映像檔上下文的路徑，而 docker build 指令再得知這路徑後，會將這路徑下的所有內容打包上傳給 Docker Daemon。而 Docker Daemon 在收到打包的內容後，會將它展開就能獲得建構映像檔所需的一切檔案。那回到一開始的問題 **docker build 命令後點號（.）的意思**，指得就是將目前的目錄下的所有內容打包上傳給 Docker Daemon。 ::: ## Step5｜上傳映像檔當成功建構映像檔後，若要將它發布出去，可以將其上傳至 Docker Hub。 <img src="https://i.imgur.com/vRaJFcV.png?1" alt="Docker Hub Icon"> Docker Hub Icon ### Step5-1｜註冊與登入雖先前從 Docker Hub 下載映像檔到本地端時，並不需要登入即可下載；但若要上傳映像檔必須完成登入： ```bash= $ docker login -u {Username} -p {Password} Login Succeeded ``` 如果沒有帳號則必須先前往官網註冊。 ### Step5-2｜創建儲存庫（Create Repository） <img src="https://i.imgur.com/ZBsYe54.png" alt="Create Repository"> Create Repository 如果沒有現有的儲存庫，可藉由 UI 的填寫建立一個新的儲存庫： <img src="https://i.imgur.com/7cDFwlx.png" alt="填寫資料建立儲存庫"> 填寫資料建立儲存庫 在建立完成後可以得到一個 push 的指令，其中 tagname 需換成自定義的標籤，我們這邊使用 v1： ```bash= $ docker push cynthia/demo-push:v1 ``` ### Step5-3｜本地端映像檔重命名在上一步驟可以發現從倉庫取得的指令中，其： - **倉庫與映像檔名稱**： `{DockerHub UserName}/{ImageName}` - 倉庫路徑（RegistryURL）: `cynthia` - 映像檔名稱（ImageName）: `demo-push` - **標籤**：`v1` 若此時直接使用指令上傳，會得到映像檔不存在錯誤。 ```bash= $ docker push cynthia/demo-push:v1 The push refers to repository [cynthia/demo-push] An image does not exist locally with the tag: cynthia/demo-push ``` 這是因為剛剛在建立映像檔時，所使用的倉庫與映像檔名稱為 `demo-push`，而非 `cynthia/demo-push`，因此需要先重命名： ```bash= # docker tag {local_name}:{local_tag} {remote_name}:{remote_tag} $ docker tag demo-push:v1 cynthia/demo-push:v1 ``` ### Step5-4｜上傳至倉庫重新命名後，再使用上傳指令進行上傳： ```bash= docker push cynthia/demo-push:v1 ``` 上傳完成後，在終端機與平台上都可以看到相對應的提示： <img src="https://i.imgur.com/bj21oeR.png" alt=""> <img src="https://i.imgur.com/mW7xBoS.png" alt=""> ## 參考資料 1. [Install Docker Engine on Ubuntu](https://docs.docker.com/engine/install/ubuntu/)。檢自 Docker Documentation (2022-07-13)。 2. Xu Sheng (2018-03-09)。[docker build命令后 . 号的意思](https://www.xuxusheng.com/post/docker-build命令后-号的意思)。檢自 XuSheng's Blog (2022-07-13)。 3. Baohua Yang (2022-05-12)。[使用 Dockerfile 定制镜像](https://vuepress.mirror.docker-practice.com/image/build/#镜像构建上下文-context)。檢自 Docker 从入门到实践 (2022-07-13)。 ## 更新紀錄 :::spoiler 最後更新日期：2022-10-15 - 2022-10-15 發布 - 2022-08-09 完稿 - 2022-07-13 起稿 ::: > **本文作者**：辛西亞．Cynthia > **本文連結**： [辛西亞的技能樹](https://cynthiachuang.github.io/The-Workflow-for-Creating-Your-Own-Custom-Image/) / [hackmd 版本](https://hackmd.io/@CynthiaChuang/The-Workflow-for-Creating-Your-Own-Custom-Image) > **版權聲明**：部落格中所有文章，均採用 [姓名標示-非商業性-相同方式分享 4.0 國際](https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.en) (CC BY-NC-SA 4.0) 許可協議。轉載請標明作者、連結與出處！