优化 Windows Dockerfile
有几种方法可用来优化 Docker build 过程和生成的 Docker 映像。 本文档详细介绍了 Docker build 过程的操作原理，并演示了使用 Windows 容器创建最佳映像所用的几种策略。
Docker Build
映像层
在检查 Docker build 优化之前，请务必了解 Docker build 的工作原理。 在 Docker build 过程中，会占用 Dockerfile 并且在其自身临时的容器中一对一地运行每个可操作的指令。 结果是，每个可操作的指令都有一个新映像层。
看一看以下 Dockerfile。 在此示例中，正在使用 windowsservercore 基本操作系统映像，安装 IIS，然后创建一个简单的网站。
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# Sample Dockerfile
FROM windowsservercore
RUN dism /online /enable-feature /all /featurename:iis-webserver /NoRestart
RUN echo "Hello World - Dockerfile" > c:\inetpub\wwwroot\index.html
CMD [ "cmd" ]
从此 Dockerfile 来看，可预计生成的映像含有两个层：一个用于容器操作系统映像，另一个包括 IIS 和网站，但是这里不是这样的。 新映像由多个层构成，每个层依赖于前者。 若要形象地说明这一点，可以针对新映像运行 docker history 命令。 这样可以显示映像由四个层组成：基层和其他三个附加层。每个层在 Dockerfile 中都对应一条指令。
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docker history iis
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f4caf476e909 16 seconds ago cmd /S /C REM (nop) CMD ["cmd"] 41.84 kB
f0e017e5b088 21 seconds ago cmd /S /C echo "Hello World - Dockerfile" > c 6.816 MB
88438e174b7c About a minute ago cmd /S /C dism /online /enable-feature /all / 162.7 MB
6801d964fda5 4 months ago 0 B
每个层都可以映射到 Dockerfile 的一条指令。 底层（本示例中为 6801d964fda5）代表基本操作系统映像。 上面一层，可以看到 IIS 安装。 下一层包括新的网站，依次类推。
可以编写 Dockerfiles，以最小化映像层、优化生成性能，也可以优化修饰性的项目，例如可读性等。 完成相同的映像生成任务基本上有多种方式。 了解 Dockerfile 的格式如何影响生成时间和生成的映像，以及如何提升自动化体验。
优化映像大小
构建 Docker 容器映像时，映像大小可能是一个重要因素。 容器映像在注册表和主机之间移动、导出和导入，最终占用了空间。 在 Docker build 过程中，可采用几种策略尽可能减小映像大小。 本部分详细介绍一些特定于 Windows 容器的策略。
有关 Dockerfile 最佳做法的附加信息，请参阅 Best practices for writing Dockerfiles on Docker.com（在 Docker.com 上编写 Dockerfile 的最佳做法）。
组相关的操作
因为每个 RUN 指令在容器映像中创建新的层，将操作分组为一个 RUN 指令可以减少层数。 而最小化层可能不太会影响映像的大小，而对相关操作进行分组则可以，这将在后面的示例中看到。
下面的两个示例演示相同的操作，这将产生相同容量的容器映像，但两个 Dockerfiles 的构造却不相同。 同时也比较了生成的映像。
第一个示例下载并安装 Python for Windows，然后通过删除下载的安装程序文件进行清理。 每个操作都按其自身的 RUN 指令运行。
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FROM windowsservercore
RUN powershell.exe -Command Invoke-WebRequest "https://www.python.org/ftp/python/3.5.1/python-3.5.1.exe" -OutFile c:\python-3.5.1.exe
RUN powershell.exe -Command Start-Process c:\python-3.5.1.exe -ArgumentList '/quiet InstallAllUsers=1 PrependPath=1' -Wait
RUN powershell.exe -Command Remove-Item c:\python-3.5.1.exe -Force
生成的映像由三个附加层组成，每一个对应一个 RUN 指令。
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docker history doc-example-1
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a395ca26777f 15 seconds ago cmd /S /C powershell.exe -Command Remove-Item 24.56 MB
6c137f466d28 28 seconds ago cmd /S /C powershell.exe -Command Start-Proce 178.6 MB
957147160e8d 3 minutes ago cmd /S /C powershell.exe -Command Invoke-WebR 125.7 MB
为了进行比较，此处采用相同的操作，但所有步骤都采用相同的 RUN 指令运行。 请注意，RUN 指令中的每个步骤都位于 Dockerfile 的新行上，“\”字符用于换行。
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FROM windowsservercore
RUN powershell.exe -Command \
$ErrorActionPreference = 'Stop'; \
Invoke-WebRequest https://www.python.org/ftp/python/3.5.1/python-3.5.1.exe -OutFile c:\python-3.5.1.exe ; \
Start-Process c:\python-3.5.1.exe -ArgumentList '/quiet InstallAllUsers=1 PrependPath=1' -Wait ; \
Remove-Item c:\python-3.5.1.exe -Force
此处生成的映像由 RUN 指令的一个附加层组成。
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docker history doc-example-2
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69e44f37c748 54 seconds ago cmd /S /C powershell.exe -Command $ErrorAct 216.3 MB
删除多余文件
如果某个文件（例如安装程序）在用完之后不再需要，请删除该文件以减小映像大小。 将文件复制到映像层的同一个步骤也需要此操作。 这样可以防止文件留在较低级别的映像层。
在此示例中，会下载和执行 Python 包执，然后删除可执行文件。 在一个 RUN 操作中就可以完成以上所有步骤，从而产生单个映像层。
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FROM windowsservercore
RUN powershell.exe -Command \
$ErrorActionPreference = 'Stop'; \
Invoke-WebRequest https://www.python.org/ftp/python/3.5.1/python-3.5.1.exe -OutFile c:\python-3.5.1.exe ; \
Start-Process c:\python-3.5.1.exe -ArgumentList '/quiet InstallAllUsers=1 PrependPath=1' -Wait ; \
Remove-Item c:\python-3.5.1.exe -Force
优化生成速度
多行
在优化 Docker build 速度时，将操作拆分为多个单独指令可能会更有利。 多个 RUN 操作会增加缓存有效性。 因为每个 RUN 指令会创建单个层，如果在其他 Docker Build 操作中已运行相同的步骤，则此缓存的操作（映像层）会被重复使用。 结果，减少了 Docker Build 运行时。
在下面的示例中，下载、安装了 Apache 和 Visual Studio 重新分发包，然后清理不需要的文件。 这些只需一个 RUN 指令就可全部完成。 如果下列任一操作更新时，将重新运行所有的操作。
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FROM windowsservercore
RUN powershell -Command \
# Download software ; \
wget https://www.apachelounge.com/download/VC11/binaries/httpd-2.4.18-win32-VC11.zip -OutFile c:\apache.zip ; \
wget "https://download.microsoft.com/download/1/6/B/16B06F60-3B20-4FF2-B699-5E9B7962F9AE/VSU_4/vcredist_x86.exe" -OutFile c:\vcredist.exe ; \
wget -Uri http://windows.php.net/downloads/releases/php-5.5.33-Win32-VC11-x86.zip -OutFile c:\php.zip ; \
# Install Software ; \
Expand-Archive -Path c:\php.zip -DestinationPath c:\php ; \
Expand-Archive -Path c:\apache.zip -DestinationPath c:\ ; \
start-Process c:\vcredist.exe -ArgumentList '/quiet' -Wait ; \
# Remove unneeded files ; \
Remove-Item c:\apache.zip -Force; \
Remove-Item c:\vcredist.exe -Force; \
Remove-Item c:\php.zip
生成的映像由两个层组成，一个用于基本操作系统映像，第二个包含单个 RUN 指令中的所有操作。
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docker history doc-sample-1
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9bdf3a21fd41 8 minutes ago cmd /S /C powershell -Command Invoke-WebR 205.8 MB
6801d964fda5 5 months ago 0 B
为了便于对比，此处将相同的操作分解为三个 RUN 指令。 在这种情况下，每个 RUN 指令缓存在容器映像层，并且只有已经发生更改的指令需要在以后的 Dockerfile build 中重新运行。
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FROM windowsservercore
RUN powershell -Command \
$ErrorActionPreference = 'Stop'; \
wget https://www.apachelounge.com/download/VC11/binaries/httpd-2.4.18-win32-VC11.zip -OutFile c:\apache.zip ; \
Expand-Archive -Path c:\apache.zip -DestinationPath c:\ ; \
Remove-Item c:\apache.zip -Force
RUN powershell -Command \
$ErrorActionPreference = 'Stop'; \
wget "https://download.microsoft.com/download/1/6/B/16B06F60-3B20-4FF2-B699-5E9B7962F9AE/VSU_4/vcredist_x86.exe" -OutFile c:\vcredist.exe ; \
start-Process c:\vcredist.exe -ArgumentList '/quiet' -Wait ; \
Remove-Item c:\vcredist.exe -Force
RUN powershell -Command \
$ErrorActionPreference = 'Stop'; \
wget http://windows.php.net/downloads/releases/php-5.5.33-Win32-VC11-x86.zip -OutFile c:\php.zip ; \
Expand-Archive -Path c:\php.zip -DestinationPath c:\php ; \
Remove-Item c:\php.zip -Force
生成的映像由四个层组成，一个用于基本操作系统映像，然后另外三个分别针对一条 RUN 指令。 因为每个 RUN 指令已在自身的层中运行，所以该 Dockerfile 或其他 Dockerfile 中的相同指令集的任何后续运行都将使用缓存的映像层，从而减少了生成时间。 指令排序在使用映像缓存过程中十分重要，有关详细信息，请参阅本文档的下一节。
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docker history doc-sample-2
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ddf43b1f3751 6 days ago cmd /S /C powershell -Command Sleep 2 ; Inv 127.2 MB
d43abb81204a 7 days ago cmd /S /C powershell -Command Sleep 2 ; Inv 66.46 MB
7a21073861a1 7 days ago cmd /S /C powershell -Command Sleep 2 ; Inv 115.8 MB
6801d964fda5 5 months ago
指令排序
从顶到底处理 Dockerfile，针对缓存层比较每条指令。 当找到一条不含缓存层的指令后，会在新的容器映像层处理此指令和所有后续指令。 因此，指令放置的顺序非常重要。 将保持不变的指令放置在 Dockerfile 顶部。 将可能改变的指令放置在 Dockerfile 底部。 这样就降低了取消现有缓存的可能性。
此示例的目的是为了演示 Dockerfile 指令排序如何影响缓存有效性。 在此简单 Dockerfile 中，将创建四个带编号的文件夹。
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FROM windowsservercore
RUN mkdir test-1
RUN mkdir test-2
RUN mkdir test-3
RUN mkdir test-4
生成的映像有五个层，一个用于基本操作系统映像，然后另外四个分别针对一条 RUN 指令。
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docker history doc-sample-1
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afba1a3def0a 38 seconds ago cmd /S /C mkdir test-4 42.46 MB
86f1fe772d5c 49 seconds ago cmd /S /C mkdir test-3 42.35 MB
68fda53ce682 About a minute ago cmd /S /C mkdir test-2 6.745 MB
5e5aa8ba1bc2 About a minute ago cmd /S /C mkdir test-1 7.12 MB
6801d964fda5 5 months ago 0 B
Docker 文件现在已经过稍许修改。 请注意，第三条 RUN 指令已更改。 当针对此 Dockerfile 运行 Docker build 时，与上个示例中相同的前三条指令使用缓存的映像层。 但是，因为更改的 RUN 指令尚未缓存，因此为自身和所有后续指令创建了一个新的层。
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FROM windowsservercore
RUN mkdir test-1
RUN mkdir test-2
RUN mkdir test-5
RUN mkdir test-4
将新映像的映像 ID 与上个示例中的相比较，你将看到共享的是前三个层（底部到顶部），但是第四个和第五个是唯一的。
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docker history doc-sample-2
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c92cc95632fb 28 seconds ago cmd /S /C mkdir test-4 5.644 MB
2f05e6f5c523 37 seconds ago cmd /S /C mkdir test-5 5.01 MB
68fda53ce682 3 minutes ago cmd /S /C mkdir test-2 6.745 MB
5e5aa8ba1bc2 4 minutes ago cmd /S /C mkdir test-1 7.12 MB
6801d964fda5 5 months ago 0 B
表面优化
指令用例
虽然约定是使用大写形式，但是 Dockerfile 指令不区分大小写。 通过在指令调用和指令操作之间引入差异，提高了可读性。 下面两个示例演示了这一概念。
小写：
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# Sample Dockerfile
from windowsservercore
run dism /online /enable-feature /all /featurename:iis-webserver /NoRestart
run echo "Hello World - Dockerfile" > c:\inetpub\wwwroot\index.html
cmd [ "cmd" ]
大写：
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# Sample Dockerfile
FROM windowsservercore
RUN dism /online /enable-feature /all /featurename:iis-webserver /NoRestart
RUN echo "Hello World - Dockerfile" > c:\inetpub\wwwroot\index.html
CMD [ "cmd" ]
换行
使用反斜杠 \ 字符可以将长而复杂的操作分隔到多个行上。 以下 Dockerfile 安装了 Visual Studio 可再发行组件包，删除了安装程序文件，然后创建了配置文件。 这三个操作都是在一行上指定的。
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FROM windowsservercore
RUN powershell -Command c:\vcredist_x86.exe /quiet ; Remove-Item c:\vcredist_x86.exe -Force ; New-Item c:\config.ini
命令可以重新编写，以便一个 RUN 指令的每个操作都可以在自身所在的行上指定。
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FROM windowsservercore
RUN powershell -Command \
$ErrorActionPreference = 'Stop'; \
start-Process c:\vcredist_x86.exe -ArgumentList '/quiet' -Wait ; \
Remove-Item c:\vcredist_x86.exe -Force ; \
New-Item c:\config.ini
进一步阅读和参考
[Windows 上的 Dockerfile] (manage-windows-dockerfile.md)
