docker 多个环境装在一个镜像内(docker如何编辑已经构建好的镜像)

本文主要介绍“如何一次建立Docker映像，随处运行”。在日常操作中，相信很多人对于如何一次建立Docker形象，到处跑都有疑问。边肖查阅了各种资料，整理出简单易用的操作方法，希望能帮你解答“如何一次打造Docker形象，到处跑”的疑惑！接下来，请和边肖一起学习！

方法 1：直接在目标硬件上构建

如果我们可以访问目标架构硬件，并且操作系统拥有我们需要的所有构建数据，那么我们可以直接在硬件上编译应用程序。

例如，为了在我们的特定场景中构建多架构Docker映像，我们可以在树莓派上安装Docker运行时环境，然后通过应用程序的Dockerfile直接在其上构建映像，就像在开发机器上一样。这种方法是可行的，因为Raspbian的官方操作系统Raspbian支持Docker的本地安装。

但是如果我们不能方便地访问目标硬件呢？我们可以直接在开发机器上构建非原生架构应用程序吗？

方法 2：模拟目标硬件

还记得16台任天堂游戏机的快乐时光吗？那时候我还只是个孩子，但长大后发现自己非常怀念《超级玛丽》、《时空之轮》等经典游戏。但是我没有机会拥有一台超级任天堂游戏主机，但是得益于ZSNES这样的模拟器，我可以回到过去，在32位个人电脑上体验这些经典游戏的乐趣。

通过模拟器，我们不仅可以玩电子游戏，还可以构建非本机二进制文件。当然，我们用的不是ZSNES，而是一个更强大更灵活的模拟器：QEMU。QEMU是一个免费的开源模拟器，支持很多常见的架构，包括ARM、Power-PC和RISC-V，通过运行一个全功能的模拟器，我们可以启动一个可以运行Linux操作系统的通用ARM虚拟机，然后在虚拟机中设置开发环境并编译应用程序。

但是，仔细想想，一个功能齐全的虚拟机会浪费一些资源。在这种模式下，QEMU将模拟整个系统，包括定时器、存储控制器、SPI和I2C总线控制器等硬件。然而，在大多数情况下，我们编译应用程序时没有注意上面提到的硬件特性。还能更好吗？

方法 3：通过 binfmt_misc 模拟目标架构的用户空间

在Linux系统上，QEMU还有另一种操作模式，可以通过用户模式模拟器运行非原生架构的二进制程序。在这种模式下，QEMU将跳过方法2中描述的整个目标系统硬件的模拟。而是会通过binfmt_misc在Linux内核中注册一个二进制格式的处理程序，在执行之前对不熟悉的二进制代码进行拦截和转换，同时根据需要将系统调用从目标系统转换到当前系统。最后，对于用户来说，他们会发现可以在本地运行这些异构的二进制程序。

借助用户模式模拟器和QEMU，我们可以通过轻量级虚拟化(chroot或container)安装其他Linux发行版，并像本地一样编译我们需要的异构二进制程序。

我们将在下面看到，这将是构建多架构Docker映像的替代方式。

方法 4：使用交叉编译器

最后，我们在嵌入式系统社区中有另一个标准实践：交叉编译。

交叉编译器是一种特殊的编译器，它运行在主机架构上，但可以为不同的目标架构生成二进制程序。比如我们可以有一个基于amd64架构的C交叉编译器，目标架构是aarch74(64位ARM)的嵌入式设备(比如智能手机什么的)。基于这种方法的一个实际例子是，世界上有数十亿的安卓设备使用这种方法来构建软件。

从性能的角度来看，这种方法与直接在目标硬件上构建具有相同的效率(方法1)，因为它不在模拟器上运行。但是交叉编译的变量取决于使用的编程语言，如果是Go语言就非常方便了。

搞糊涂了吗？对于 Docker 镜像来说会更复杂hellip;hellip;

请注意，上面提到的所有编译方法只生成一个应用程序二进制文件。对于现代容器，当我们引入Docker映像时，不仅仅是构建单个二进制文件，而是构建一个完整的异构容器映像！这比以前更麻烦了。

如果这一切听起来很痛苦，不要难过，因为为非原生平台构建二进制文件本来就很痛苦。在此基础上增加Docker带来的复杂性似乎要留给专家来处理。

得益于Docker运行时环境最新版本带来的实验性扩展，现在构建多架构映像比以前方便多了。

00-1010为了更方便地构建多架构Docker映像，我们可以使用最近发布的Docker扩展：buildx。Buildx是下一代标准docker build命令的前端，这是构建docker映像的熟悉命令。借助BuildKit的所有功能，buildx扩展了表中docker build命令的功能，成为Docker build系统的新后端。

>让我们花几分钟看下如何使用 buildx 来构建多架构镜像。

步骤 1：开启 buildx

要使用 buildx，首先要确认我们的 Docker 运行时环境已经是最新版本 19.03。新版本中，buildx 事实上已经默认和 Docker  捆绑在一起，但是需要通过设置环境变量 DOCKER_CLI_EXPERIMENTAL 来开启。让我们在当前命令行会话中开启：

$ export DOCKER_CLI_EXPERIMENTAL=enabled

通过检查版本来验证目前我们已经可以使用 buildx：

$ docker buildx version github.com/docker/buildx v0.3.1-tp-docker 6db68d029599c6710a32aa7adcba8e5a344795a7

可选步骤：从源码构建

如果要使用最新版本的 buildx，或者在当前环境下设置 DOCKER_CLI_EXPERIMENTAL 环境变量不生效(例如我发现在 Arch  Linux 系统中设置无效)，我们可以从源码构建 buildx：

$ export DOCKER_BUILDKIT=1 $ docker build --platform=local -o . git://github.com/docker/buildx $ mkdir -p ~/.docker/cli-plugins && mv buildx ~/.docker/cli-plugins/docker-buildx

步骤 2：开启 binfmt_misc 来运行非本地架构 Docker 镜像

如果读者使用的是 Mac 或者 Windows 版本 Docker 桌面版，可以跳过这个步骤，因为 binfmt_misc 默认开启。

如果使用是 Linux 系统，需要设置 binfmt_misc。在大部分发行版中，这个操作非常简单，但是现在可以通过运行一个特权 Docker  容器来更方便的设置：

$ docker run --rm --privileged docker/binfmt:66f9012c56a8316f9244ffd7622d7c21c1f6f28d

通过检查 QEMU 处理程序来验证 binfmt_misc 设置是否正确：

$ ls -al /proc/sys/fs/binfmt_misc/ total 0 drwxr-xr-x 2 root root 0 Nov 12 09:19 . dr-xr-xr-x 1 root root 0 Nov 12 09:16 .. -rw-r--r-- 1 root root 0 Nov 12 09:25 qemu-aarch74 -rw-r--r-- 1 root root 0 Nov 12 09:25 qemu-arm -rw-r--r-- 1 root root 0 Nov 12 09:25 qemu-ppc64le -rw-r--r-- 1 root root 0 Nov 12 09:25 qemu-s390x --w------- 1 root root 0 Nov 12 09:19 register -rw-r--r-- 1 root root 0 Nov 12 09:19 status

然后，验证下指定架构处理程序已经启用，例如：

$ cat /proc/sys/fs/binfmt_misc/qemu-aarch74 enabled interpreter /usr/bin/qemu-aarch74 flags: OCF offset 0 magic 7f454c460201010000000000000000000200b7 mask ffffffffffffff00fffffffffffffffffeffff

步骤 3：将默认 Docker 镜像构建器切换成多架构构建器

默认情况下，Docker 会使用旧的构建器，不支持多架构构建。

为了创建一个新的支持多架构的构建器，运行：

$ docker buildx create --use --name mybuilder

验证新的构建器已经生效：

$ docker buildx ls NAME/NODE    DRIVER/ENDPOINT             STATUS   PLATFORMS mybuilder *  docker-container   mybuilder0 unix:///var/run/docker.sock inactive default      docker   default    default                     running  linux/amd64, linux/arm64, linux/ppc64le, linux/s390x, linux/386, linux/arm/v7, linux/arm/v6

搞定。现在 Docker 会使用新的构建器，支持构建多架构镜像。

步骤 4：构建多架构镜像

好了，现在我们终于可以开始构建一个多架构镜像了。为了演示这个功能，我们需要一个示例应用。

让我们创建一个简单的 Go 应用程序，输出当前运行环境的架构信息：

$ cat hello.go package main  import (         "fmt"         "runtime" )  func main() {         fmt.Printf("Hello, %s!\n", runtime.GOARCH) }

让我们创建一个 Dockerfile 来容器化这个应用

$ cat Dockerfile FROM golang:alpine AS builder RUN mkdir /app ADD . /app/ WORKDIR /app RUN go build -o hello .  FROM alpine RUN mkdir /app WORKDIR /app COPY --from=builder /app/hello . CMD ["./hello"]

这是一个多阶段 Dockerfile，通过 Go 编译器构建我们的应用程序，然后将构建出来的二进制程序使用 Alpine Linux  镜像创建成最小镜像。

现在，让我们使用 buildx 来构建一个支持 arm、arm64 和 amd64 架构的多架构镜像，并一次性推送到 Docker Hub：

$ docker buildx build -t mirailabs/hello-arch --platform=linux/arm,linux/arm64,linux/amd64 . --push

是的，就是这样。现在 Docker Hub 上我们有了 支持 arm、arm64 和 amd64 架构的多架构 Docker 镜像。当我们运行  docker pull mirailabs/hello-arch 时，Docker 会根据机器的架构来获取匹配的镜像。

如果读者要问 buildx 是如何实现这个魔法的?好吧，在命令的背后，buildx 使用 QEMU 和 binfmt_misc 创建了三个 Docker  镜像(arm、arm64 和 amd64 架构每个创建一个)。当构建完成后，Docker  会创建一个清单，其中包含这三个镜像以及他们对应的架构。换句话说，“多架构镜像”实际上是一个清单，列举了每个架构对应的镜像。

步骤 5：测试多架构镜像

让我们来快速测试下多架构镜像，以确保它们都能够正常工作。由于我们已经设置了 binfmt_misc，因此在开发机器上已经能够执行任何架构的镜像了。

首先，列出每个镜像的散列值：

$ docker buildx imagetools inspect mirailabs/hello-arch Name:      docker.io/mirailabs/hello-arch:latest MediaType: application/vnd.docker.distribution.manifest.list.v2+json Digest:    sha256:bbb246e520a23e41b0c6d38b933eece68a8407eede054994cff43c9575edce96  Manifests:   Name:      docker.io/mirailabs/hello-arch:latest@sha256:5fb57946152d26e64c8303aa4626fe503cd5742dc13a3fabc1a890adfc2683df   MediaType: application/vnd.docker.distribution.manifest.v2+json   Platform:  linux/arm/v7    Name:      docker.io/mirailabs/hello-arch:latest@sha256:cc6e91101828fa4e464f7eddec3fa7cdc73089560cfcfe4af16ccc61743ac02b   MediaType: application/vnd.docker.distribution.manifest.v2+json   Platform:  linux/arm64    Name:      docker.io/mirailabs/hello-arch:latest@sha256:cd0b32276cdd5af510fb1df5c410f766e273fe63afe3cec5ff7da3f80f27985d   MediaType: application/vnd.docker.distribution.manifest.v2+json   Platform:  linux/amd64

有了这些散列值的帮助，我们可以逐一运行镜像，并观察其输出：

$ docker run --rm docker.io/mirailabs/hello-arch:latest@sha256:5fb57946152d26e64c8303aa4626fe503cd5742dc13a3fabc1a890adfc2683df Hello, arm!  $ docker run --rm docker.io/mirailabs/hello-arch:latest@sha256:cc6e91101828fa4e464f7eddec3fa7cdc73089560cfcfe4af16ccc61743ac02b Hello, arm64!  $ docker run --rm docker.io/mirailabs/hello-arch:latest@sha256:cd0b32276cdd5af510fb1df5c410f766e273fe63afe3cec5ff7da3f80f27985d Hello, amd64!

到此，关于“Docker镜像怎么做到一次构建，到处运行”的学习就结束了，希望能够解决大家的疑惑。理论与实践的搭配能更好的帮助大家学习，快去试试吧！若想继续学习更多相关知识，请继续关注网站，小编会继续努力为大家带来更多实用的文章！