如何Docker化任意一个应用

2018-07-31 09:38:00
Henrique Souza
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程序师
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网上有很多关于如何将应用Docker化的教程,为什么我还要再写一个呢?

我见过的大部分教程都是限定在某种特定技术(例如Java或者Python),可能无法满足读者的需求。同时,这些教程也没有说清楚关于Dev和Ops团队之间建立明确约定所涉及到的所有相关方面(这正是容器化的精髓所在)。

我根据最近的经验总结了以下一些步骤。它是一份细节清单,包含了其他指南中忽略的内容。

声明:这不是一份新手指南。我建议读者先掌握一些如何设置和使用docker的基础知识,并且创建和运行一些容器之后,再来阅读。

让我们开始吧。

一、选择基础镜像

每种对应技术几乎都有自己的基础镜像,例如:

https://hub.docker.com/_/java/

https://hub.docker.com/_/python/

https://hub.docker.com/_/nginx/


如果不能直接使用这些镜像,我们就需要从基础操作系统镜像开始安装所有的依赖。

外面有很多教程使用的都是Ubuntu(例如 ubuntu:16.04)作为基础镜像,这不能算有问题,但是我建议优先考虑Alpine镜像:

https://hub.docker.com/_/alpine/

它是一个非常小的基础镜像(大约只有5MB)。

注意:在基于Alpine的镜像中无法使用“apt-get”命令,Alpine系统有自己的软件包仓库和包管理工具。详细请参考:

https://wiki.alpinelinux.org/wiki/Alpine_Linux_package_management

https://pkgs.alpinelinux.org/packages


二、安装必要软件包

这个步骤通常比较琐碎,有一些容易忽略的细节:

apt-get update和apt-get install命令应该写在一行(如果使用Alpine则对应的是apk命令)。这不是常见的做法,但是在Dockerfile中应该要这么做,否则“apt-get update”命令产出的临时层可能会被缓存,导致构建时没有更新包信息(参见 https://forums.docker.com/t/dockerfile-run-apt-get-install-all-packages-at-once-or-one-by-one/17191 这个讨论)。

确认是否只安装了实际需要的软件(尤其是这个容器会在生产环境中运行)。我看见过有人在他们的镜像中安装了vim和其他开发工具。

如果有必要,针对构建、调试和开发环境创建不同的Dockerfile。这不仅仅关系到镜像大小,还涉及到安全性、可维护性等等。


三、添加自定义文件

一些优化Dockerfile的小提示:

理解COPY和ADD指令的区别,详见:https://docs.docker.com/develop/develop-images/dockerfile_best-practices/#add-or-copy。

(尽可能)遵照文件系统惯例来存放文件:http://www.pathname.com/fhs/。例如针对解释型应用程序(如Python),使用/usr/src目录。

检查添加文件的属性。如果需要可执行权限,没有必要在镜像上新建一个层(通过“RUN chmod +x …”指令),只需要在代码仓库的源文件上修正这些属性即可。即使开发平台是Windows,也可以参照下文给文件增加可执行权限: https://stackoverflow.com/questions/21691202/how-to-create-file-execute-mode-permissions-in-git-on-windows。


四、定义容器运行时的用户权限

现在可以休息一下,阅读下这篇不错的的文章:Understanding how uid and gid work in Docker containers。

读完这篇文章,我们会了解:

仅当应用程序需要访问用户或组数据(/etc/passwd或/etc/group)时,才需要在容器启动时指定固定的用户ID。

尽可能避免容器以root权限运行。

不幸的是,不少热门应用程序镜像需要用特定的用户id来运行(例如Elastic Search需要uid:gid = 1000:1000)。尽量不要在写出这样的镜像……


五、定义暴露的端口

这也是一个微不足道的小操作,但是不要为了暴露特权端口(例如80)而将容器以root权限运行。如果有这样的需求,可以让容器暴露一个非特权端口(例如8080),然后在启动时进行端口映射。


关于特权端口和非特权端口的不同:https://www.w3.org/Daemon/User/Installation/PrivilegedPorts.html。


六、定义入口点(entrypoint)

普通方式:直接运行可执行文件。

更好的方式:创建一个“docker-entrypoint.sh”脚本,可以用来通过环境变量来配置容器的入口点(具体请参照下一节)。

这是一个非常普遍的做法,这里有一些例子:

https://github.com/elastic/elasticsearch-docker/tree/master/build/elasticsearch/bin

https://github.com/docker-library/postgres/tree/de8ba87d50de466a1e05e111927d2bc30c2db36d/10


七、定义一种配置方式

基本上每个应用程序都需要参数化。基本上有两条路可以遵循:

使用应用程序特定的配置文件:该方式需要通过文档说明配置文件的格式、字段、放置位置等等(当运行环境比较复杂,例如应用程序跨越不同的技术,则不太合适)。

使用(操作系统)环境变量:简单而有效。

如果读者认为这种方式不够现代,记住这也是12-factors推荐的方式:

https://12factor.net/zh_cn/config

这并不意味着我们可以抛开所有的配置文件,并对应用程序进行重构,去除配置文件机制。只需要通过envsubst命令来替换配置文件模板(这个流程需要在docker-entrypoint.sh文件中完成,因为这需要在运行时完成)。

例如:

https://docs.docker.com/samples/library/nginx/#using-environment-variables-in-nginx-configuration

这种方式可以将应用程序的配置文件封装在容器内部,无须让使用者了解这些细节。


八、外部化数据

关于数据存储有一条黄金法则: 绝对不要将任何持久化数据保存到容器内

容器的文件系统被设计成临时和短暂的。因此任何由应用程序生成的内容、数据文件和处理结果都应该保存到 挂载的卷或者 操作系统绑定挂载点上(既将宿主机操作系统的目录挂载到容器中)。

对于挂载卷我不太有经验,因此我个人更倾向于将数据保存到 绑定挂载点(bind mounts)。这些挂载点一般通过类似Salt Stack这样的配置管理工具仔细的在宿主机上创建。

这里说的“仔细创建”,主要包括下面几个步骤:

在宿主机操作系统上创建非特权用户(和组)。

所有需要绑定目录的所有者都是该用户。

根据使用场景给授权(仅针对这个特定的用户和组,其他用户无权访问)。

容器也以该用户运行。

此时容器就可以完全控制这些目录。


九、确保处理好日志

前面关于“持久性数据”没有一个明确的定义,日志在这里就是灰色地带。我们该如何处理它们呢?

如果这是一个新的应用程序,并且希望它能够坚持docker约定,就不应该将日志写入文件。应用程序应该使用标准输出和标准错误输出日志。和之前推荐使用环境变量一样,这也是12-factors之一:

https://12factor.net/zh_cn/logs

Docker会自动捕捉应用程序的标准输出,并可以通过“docker logs”命令查看:

https://docs.docker.com/engine/reference/commandline/logs/

当然还有一些实际场景下会遇到问题。例如运行一个简单的nginx容器,至少会有两种不同的日志文件:

HTTP访问日志(Access Logs)

错误日志(Error Logs)

对于这种日志按照特定结构输出的应用,可能不太适合将它们的日志输出到标准输出。这个例子中,只需要按照前面一节中说的处理好持久化问题,并确保正确配置文件的轮转。


十、轮转日志和其他仅追加文件

如果应用程序将日志写到文件,或者会无限追加内容到文件,就需要关注这些文件的轮转(rotation),这对于防止服务器空间耗尽非常有用(尤其是GDPR和其他数据安全条例出来之后)。

如果使用绑定挂载,我们可以依靠宿主机的一些工具来实现文件轮转功能,例如logrotate(文档参见https://linux.die.net/man/8/logrotate)。

最近我找到的一个简单且完整的例子:

https://www.aerospike.com/docs/operations/configure/log/logrotate.html

另外一个例子:

https://www.digitalocean.com/community/tutorials/how-to-manage-logfiles-with-logrotate-on-ubuntu-16-04



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