使用Dockerfile构建一个Docker镜像

本实验验证使用 Dockerfile 文件来构建一个 Docker 镜像，并且使用该镜像构建一个docker容器实例来运行一个Python Flask demo。

前提条件

在开始实验之前，需要确保Linux上已经安装了 Docker。可以通过以下命令来检查 Docker 是否已经正确安装：

# docker 版本
root@server01:~# docker --version
Docker version 20.10.14

# 另外 Linux 发行版信息
root@server01:~# lsb_release -a
No LSB modules are available.
Distributor ID:	Ubuntu
Description:	Ubuntu 20.04.6 LTS
Release:	20.04
Codename:	focal

若输出了 Docker 的版本信息，就表明 Docker 已经安装成功。

构建镜像的步骤

1. 准备 Dockerfile 和项目文件

假设你已经编写好了一个简单的 Python Flask 应用，并且创建了对应的 Dockerfile。下面是项目文件的结构和具体内容示例：

项目文件结构

my_flask_app/
├── app.py
├── requirements.txt
└── Dockerfile

app.py

from flask import Flask

app = Flask(__name__)

@app.route('/')
def hello_flask():
    return 'Hello, Flask!'

if __name__ == '__main__':
    app.run(host='0.0.0.0', port=5000)

requirements.txt

flask==2.2.2
werkzeug==2.2.3

Dockerfile

# 使用 Python 3.9 作为基础镜像
FROM python:3.9-slim

# 将当前目录下的所有文件复制到镜像中的 /app 目录
COPY . /app

# 设置工作目录为 /app
WORKDIR /app

# 安装 requirements.txt 中列出的依赖包
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt -i https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/pypi/web/simple

# 暴露容器的端口（假设应用监听 5000 端口）
EXPOSE 5000

# 定义容器启动时要执行的命令
CMD ["python", "app.py"]

Dockerfile 中的 RUN 指令，用于在 Docker 镜像构建过程中执行命令。

整体功能说明

在 Docker 镜像构建时，使用 pip 工具安装 Python 项目所需的依赖包。具体来说，它从指定的清华镜像源下载并安装 requirements.txt 文件中列出的所有 Python 包，并且不缓存下载的包以减小镜像大小。

RUN

• RUN 是 Dockerfile 中的一个指令，用于在新的镜像层中执行命令，并提交结果。每一个 RUN 指令都会在镜像中创建一个新的层，因此可以利用它来逐步构建镜像。在这个例子中，RUN 后面跟着的是要执行的 pip 命令。

pip install

• pip 是 Python 的包管理工具，用于安装、升级和卸载 Python 包。install 是 pip 的一个子命令，用于安装指定的 Python 包。

--no-cache-dir

• 这是 pip 命令的一个选项。默认情况下，pip 在安装包时会缓存下载的包文件，以便后续使用。使用 --no-cache-dir 选项可以禁止 pip 缓存下载的包文件，这样可以减少 Docker 镜像的大小。因为在 Docker 镜像中，缓存文件通常是不必要的，而且会增加镜像的体积。

-r requirements.txt

• -r 是 pip 命令的一个选项，用于指定一个包含包依赖信息的文件。requirements.txt 是一个常见的文本文件，通常用于列出 Python 项目所需的所有依赖包及其版本信息。例如，requirements.txt 文件可能包含如下内容：

flask==2.2.2
werkzeug==2.2.3

使用 -r requirements.txt 选项，pip 会读取 requirements.txt 文件，并安装其中列出的所有包。

-i https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/pypi/web/simple

• -i 是 pip 命令的一个选项，用于指定包的下载源。默认情况下，pip 会从 Python Package Index (PyPI) 下载包。但在某些情况下，由于网络原因，从默认源下载包可能会很慢。因此，可以使用 -i 选项指定一个国内的镜像源来加速下载。
• https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/pypi/web/simple 是清华大学提供的 PyPI 镜像源地址，使用这个镜像源可以显著提高包的下载速度。

2. 打开终端并进入项目目录

在终端中使用 cd 命令进入到包含 Dockerfile 的项目目录：

cd my_flask_app

3. 构建 Docker 镜像

使用 docker build 命令来构建镜像。该命令的基本语法如下：

docker build -t <镜像名称>:<标签> <构建上下文路径>

• -t：用于为构建的镜像指定名称和标签。标签是可选的，若不指定，默认标签为 latest。
• <镜像名称>：你为镜像指定的名称，例如 my_flask_app。
• <标签>：用于区分同一镜像的不同版本，例如 1.0。
• <构建上下文路径>：指定 Docker 构建过程中使用的上下文路径，通常为当前目录，用 . 表示。

对于上述示例，可使用以下命令来构建镜像：

docker build -t my_flask_app:1.0 .

Sending build context to Docker daemon  4.096kB
Step 1/6 : FROM python:3.9-slim
 ---> 1a47c1aaa88f
Step 2/6 : COPY . /app
 ---> 01b3d06771d1
Step 3/6 : WORKDIR /app
 ---> Running in 943e3b534644
Removing intermediate container 943e3b534644
 ---> bf7722112588
Step 4/6 : RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt -i https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/pypi/web/simple
 ---> Running in 89d60c12d112
Looking in indexes: https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/pypi/web/simple
Collecting flask==2.2.2
  Downloading https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/pypi/web/packages/0f/43/15f4f9ab225b0b25352412e8daa3d0e3d135fcf5e127070c74c3632c8b4c/Flask-2.2.2-py3-none-any
     ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 101.5/101.5 kB 646.7 kB/s eta 0:00:00
Collecting werkzeug==2.2.3
  Downloading https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/pypi/web/packages/f6/f8/9da63c1617ae2a1dec2fbf6412f3a0cfe9d4ce029eccbda6e1e4258ca45f/Werkzeug-2.2.3-py3-none-
     ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 233.6/233.6 kB 736.4 kB/s eta 0:00:00
Collecting Jinja2>=3.0
  Downloading https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/pypi/web/packages/62/a1/3d680cbfd5f4b8f15abc1d571870c5fc3e594bb582bc3b64ea099db13e56/jinja2-3.1.6-py3-none-an
     ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 134.9/134.9 kB 1.1 MB/s eta 0:00:00
Collecting itsdangerous>=2.0
  Downloading https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/pypi/web/packages/04/96/92447566d16df59b2a776c0fb82dbc4d9e07cd95062562af01e408583fc4/itsdangerous-2.2.0-py3-n
Collecting click>=8.0
  Downloading https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/pypi/web/packages/7e/d4/7ebdbd03970677812aac39c869717059dbb71a4cfc033ca6e5221787892c/click-8.1.8-py3-none-any
     ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 98.2/98.2 kB 245.1 kB/s eta 0:00:00
Collecting importlib-metadata>=3.6.0
  Downloading https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/pypi/web/packages/79/9d/0fb148dc4d6fa4a7dd1d8378168d9b4cd8d4560a6fbf6f0121c5fc34eb68/importlib_metadata-8.6.1
Collecting MarkupSafe>=2.1.1
  Downloading https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/pypi/web/packages/53/8f/f339c98a178f3c1e545622206b40986a4c3307fe39f70ccd3d9df9a9e425/MarkupSafe-3.0.2-cp39-cp
Collecting zipp>=3.20
  Downloading https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/pypi/web/packages/b7/1a/7e4798e9339adc931158c9d69ecc34f5e6791489d469f5e50ec15e35f458/zipp-3.21.0-py3-none-any
Installing collected packages: zipp, MarkupSafe, itsdangerous, click, werkzeug, Jinja2, importlib-metadata, flask
Successfully installed Jinja2-3.1.6 MarkupSafe-3.0.2 click-8.1.8 flask-2.2.2 importlib-metadata-8.6.1 itsdangerous-2.2.0 werkzeug-2.2.3 zipp-3.21.0
WARNING: Running pip as the 'root' user can result in broken permissions and conflicting behaviour with the system package manager. It is recommended to use a v

[notice] A new release of pip is available: 23.0.1 -> 25.0.1
[notice] To update, run: pip install --upgrade pip
Removing intermediate container 89d60c12d112
 ---> b1b335124c74
Step 5/6 : EXPOSE 5000
 ---> Running in 3eb4ab776822
Removing intermediate container 3eb4ab776822
 ---> 9c6f2706e83e
Step 6/6 : CMD ["python", "app.py"]
 ---> Running in 28db9b48bcec
Removing intermediate container 28db9b48bcec
 ---> b04f12e9fe5a
Successfully built b04f12e9fe5a
Successfully tagged my_flask_app:1.0

执行该命令后，Docker 会读取 Dockerfile 中的指令，逐步构建镜像。构建过程中，你会看到一系列的输出信息，显示每个步骤的执行情况。

4. 验证镜像是否构建成功

构建完成后，可以使用 docker images 命令来查看本地已有的镜像列表，确认 my_flask_app:1.0 镜像是否已经成功构建：

docker images | grep my_flask_app
my_flask_app	1.0		55d1bd61ae79   1 minutes ago   136MB

若输出中包含 my_flask_app:1.0，则说明镜像构建成功。

5. 运行容器进行测试

使用 docker run 命令来基于构建好的镜像启动一个容器：

docker run -p 5000:5000 my_flask_app:1.0

* Serving Flask app 'app'
 * Debug mode: off
WARNING: This is a development server. Do not use it in a production deployment. Use a production WSGI server instead.
 * Running on all addresses (0.0.0.0)
 * Running on http://127.0.0.1:5000
 * Running on http://172.17.0.5:5000

• -p：用于将容器内部的端口映射到宿主机的端口。这里将容器的 5000 端口映射到宿主机的 5000 端口。
• my_flask_app:1.0：指定要使用的镜像名称和标签。

启动容器后，你可以在浏览器中访问 http://localhost:5000，若看到 Hello, Flask! 页面，或使用如下方式测试：

curl http://127.0.0.1:5000

Hello, Flask!

则说明应用在容器中正常运行。

通过以上步骤，你就可以使用 Dockerfile 成功构建并运行一个 Docker 镜像。

附：

如果一个docker镜像已经关联构建了对应的docker容器，则直接删除该镜像会失败。

可能会报如下错误：

Error response from daemon: conflict: unable to remove repository reference "my_flask_app:1.0" (must force) - container faf944303195 is using its referenced image 34d1bd56ae78

这个错误提示表明你尝试删除的镜像 my_flask_app:1.0 正在被一个容器所使用，所以 Docker 不允许你直接删除该镜像。具体错误信息 container faf944303195 is using its referenced image 34d1bd56ae78 指出容器 ID 为 faf944303195 正在使用镜像 ID 为 34d1bd56ae78 的镜像，也就是 my_flask_app:1.0。

下面为几种解决这个问题的方法：

方法一：停止并删除使用该镜像的容器，然后再删除镜像

docker stop faf944303195 && docker rm faf944303195 && docker rmi my_flask_app:1.0

方法二：强制删除镜像（不推荐，有风险）
如果你确定不再需要使用该镜像以及相关的容器，可以使用 --force 或 -f 选项强制删除镜像。不过这种方法可能会导致一些不可预期的问题，比如残留的容器配置可能会影响后续操作。

docker rmi -f my_flask_app:1.0