优化 Windows Dockerfile
可以使用许多方法来优化 Docker build 过程和生成的 Docker 映像。 本文介绍 Docker build 过程的原理，以及如何以最佳方式为 Windows 容器创建映像。
Docker build 中的映像层
在优化 Docker build 之前，需要了解 Docker build 的原理。 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。
例如，以下示例 Dockerfile 使用 mcr.microsoft.com/windows/servercore:ltsc2019 基础 OS 映像，在安装 IIS 后创建了一个简单的网站。
# Sample Dockerfile
FROM mcr.microsoft.com/windows/servercore:ltsc2019
RUN dism /online /enable-feature /all /featurename:iis-webserver /NoRestart
RUN echo "Hello World - Dockerfile" > c:\inetpub\wwwroot\index.html
CMD [ "cmd" ]
可以预期该 Dockerfile 生成的映像会有两个层：一个层用于容器 OS 映像，另一个包含 IIS 和网站。 但是，实际映像有多个层，每个层都依赖于其前面的层。
为了更清楚地说明这一点，让我们对示例 Dockerfile 创建的映像运行 docker history 命令。
docker history iis
IMAGE CREATED CREATED BY SIZE COMMENT
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
输出显示，此映像有四个层：一个基础层和三个附加层，分别映射到 Dockerfile 中的每个指令。 底层（本示例中为 6801d964fda5）代表基本操作系统映像。 再上一层是 IIS 安装。 下一层包括新的网站，依次类推。
可以在编写 Dockerfiles 时最小化映像层、优化生成性能，以及优化从可访问性到可读性的一系列功能。 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，以及它所创建的映像如何改进自动化体验。
优化映像大小
映像大小可能是生成 Docker 容器映像时的一个重要因素，具体取决于空间要求。 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。 此部分将介绍如何在 Windows 容器的 Docker build 过程中尽量缩小映像。
有关 Dockerfile 最佳做法的其他信息，请参阅 Docker.com 上的有关如何编写 Dockerfile 的最佳做法。
组相关的操作
在 Dockerfile 中，由于每个 RUN 指令会在容器映像中创建新的层，因此将操作组合成一个 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。
在此部分，我们将比较两个执行相同操作的示例 Dockerfile。 不过，一个 Dockerfile 会为每个操作设置一个指令，而另一个 Dockerfile 则将其相关操作组合到一起。
下面这个未组合的示例 Dockerfile 会下载并安装 Python for Windows，并会在安装完成后删除下载的安装程序文件。 在此 Dockerfile 中，每个操作都会获得自己的 RUN 指令。
FROM mcr.microsoft.com/windows/servercore:ltsc2019
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。
docker history doc-example-1
IMAGE CREATED CREATED BY SIZE COMMENT
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
第二个示例是执行完全相同的操作的 Dockerfile。 但是，所有相关的操作都已组合到单个 RUN 指令下。
RUN 指令中的每个步骤在 Dockerfile 中各占一行，而“\”字符则用于换行。
FROM mcr.microsoft.com/windows/servercore:ltsc2019
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
就 RUN 指令来说，生成的映像只有一个附加层。
docker history doc-example-2
IMAGE CREATED CREATED BY SIZE COMMENT
69e44f37c748 54 seconds ago cmd /S /C powershell.exe -Command $ErrorAct 216.3 MB
删除多余文件
如果 Dockerfile 中有一个文件（例如安装程序）该文件在用完之后就不再需要，则可删除它以减小映像。 将文件复制到映像层的同一个步骤也需要此操作。 这样做可以防止文件留在较低级别的映像层。
在下面的示例 Dockerfile 中，Python 包在下载并执行后就会被删除。 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。
FROM mcr.microsoft.com/windows/servercore:ltsc2019
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
可以将操作拆分成多个单独的指令，优化 Docker build 速度。 由于为每个 RUN 指令创建了单独的层，因此多个 RUN 操作会提高缓存效率。 如果同一指令已在另一 Docker Build 操作中运行，则会重复使用该缓存的操作（映像层），从而缩短 Docker build 运行时。
在以下示例中，我们下载并安装了 Apache 和 Visual Studio 可再发行包，然后通过删除不再需要的文件来进行清理。 只需单个 RUN 指令即可完成所有这些操作。 如果更新下列任一操作，则会重新运行所有操作。
FROM mcr.microsoft.com/windows/servercore:ltsc2019
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
生成的映像有两个层，一个用于基础 OS 映像，另一个包含单个 RUN 指令中的所有操作。
docker history doc-sample-1
IMAGE CREATED CREATED BY SIZE COMMENT
9bdf3a21fd41 8 minutes ago cmd /S /C powershell -Command Invoke-WebR 205.8 MB
6801d964fda5 5 months ago 0 B
与之形成对比的是，下面是拆分成三个 RUN 指令的相同操作。 在此示例中，每个 RUN 指令缓存在容器映像层，只有已经发生更改的指令需要在后续 Dockerfile build 中重新运行。
FROM mcr.microsoft.com/windows/servercore:ltsc2019
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，一个层用于基础 OS 映像，另外三个层分别对应于三条 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，减少生成时间。
docker history doc-sample-2
IMAGE CREATED CREATED BY SIZE COMMENT
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
在使用映像缓存时，如何对指令排序非常重要，如下一部分所示。
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。
以下示例演示 Dockerfile 指令排序如何影响缓存有效性。 这个简单的示例 Dockerfile 有四个编号文件夹。
FROM mcr.microsoft.com/windows/servercore:ltsc2019
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，一个用于基础 OS 映像，另外四个分别对应于四条 RUN 指令。
docker history doc-sample-1
IMAGE CREATED CREATED BY SIZE COMMENT
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
接下来的这个 Dockerfile 现在已略微进行了修改，第三个 RUN 指令已更改为新文件。 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，由于更改的 RUN 指令未缓存，因此为更改的指令和所有后续指令创建了一个新的层。
FROM mcr.microsoft.com/windows/servercore:ltsc2019
RUN mkdir test-1
RUN mkdir test-2
RUN mkdir test-5
RUN mkdir test-4
将新映像的映像 ID 与此部分的第一个示例中的相比较，你会注意到共享的是前三个层（从下到上），而第四层和第五层则是独一无二的。
docker history doc-sample-2
IMAGE CREATED CREATED BY SIZE COMMENT
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
Dockerfile 指令不区分大小写，虽然约定使用大写形式。 这样可以区分指令调用和指令操作，提高了可读性。 以下两个示例比较了非大写的和大写的 Dockerfile。
下面是一个非大写的 Dockerfile：
# Sample Dockerfile
from mcr.microsoft.com/windows/servercore:ltsc2019
run dism /online /enable-feature /all /featurename:iis-webserver /NoRestart
run echo "Hello World - Dockerfile" > c:\inetpub\wwwroot\index.html
cmd [ "cmd" ]
下面是同一个 Dockerfile，但使用了大写：
# Sample Dockerfile
FROM mcr.microsoft.com/windows/servercore:ltsc2019
RUN dism /online /enable-feature /all /featurename:iis-webserver /NoRestart
RUN echo "Hello World - Dockerfile" > c:\inetpub\wwwroot\index.html
CMD [ "cmd" ]
换行
可以通过反斜杠 (\) 字符将长而复杂的操作分隔成多个行。 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。
FROM mcr.microsoft.com/windows/servercore:ltsc2019
RUN powershell -Command c:\vcredist_x86.exe /quiet ; Remove-Item c:\vcredist_x86.exe -Force ; New-Item c:\config.ini
命令可以使用反斜杠进行拆分，使一个 RUN 指令中的每个操作都可以在自己的行中指定。
FROM mcr.microsoft.com/windows/servercore:ltsc2019
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