【Docker-Day 7】揭秘 Dockerfile 启动指令：CMD、ENTRYPOINT、ENV、ARG 与 EXPOSE 详解

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06-【Docker-Day 6】从零到一：精通 Dockerfile 核心指令 (FROM, WORKDIR, COPY, RUN)
07-【Docker-Day 7】揭秘 Dockerfile 启动指令：CMD、ENTRYPOINT、ENV、ARG 与 EXPOSE 详解

摘要

在上一篇文章【Docker-Day 6】中，我们初步掌握了 Dockerfile 的基础指令 FROM、WORKDIR、COPY 和 RUN，成功为应用构建了一个基本的镜像“安装包”。然而，一个真正生产级别的镜像，不仅需要能被构建，更需要能灵活、正确地“跑起来”。本文将深入探讨 Dockerfile 的另一半核心内容——启动与配置指令。我们将详细剖析 CMD 与 ENTRYPOINT 的爱恨情仇，揭示它们如何共同决定容器的启动行为；辨析 ENV 与 ARG 在构建时与运行时传递变量的异同；并阐明 EXPOSE 的声明作用以及 .dockerignore 文件在优化构建过程中的重要性。学完本章，你将能够构建出配置更灵活、行为更可控、镜像更精简的专业级 Docker 镜像。

一、CMD 与 ENTRYPOINT：定义容器的最终使命

当我们通过 docker run 启动一个容器时，我们期望它执行一个特定的任务，比如启动一个 Web 服务、运行一个批处理脚本，或者进入一个交互式 Shell。CMD 和 ENTRYPOINT 这两个指令正是用来定义这个“默认任务”的，但它们之间存在着微妙而关键的区别。

1.1 CMD 指令：容器的默认命令

CMD 指令用于为执行中的容器提供默认命令。如果 docker run 命令后面指定了其他命令，则 CMD 的设置会被覆盖。

1.1.1 CMD 的三种形式

CMD 有三种语法形式，理解它们的差异至关重要。

（1） Exec 形式 (推荐)

这是 CMD 的首选形式，它以 JSON 数组的格式定义了要执行的命令及其参数。

• 语法: CMD ["executable", "param1", "param2"]
• 特点: 命令和参数被直接解析，不会通过 shell 执行。这意味着像 $HOME 这样的环境变量不会被 shell 替换。

示例：

# Dockerfile
FROM ubuntu
CMD ["/bin/echo", "Hello, Docker"]

构建并运行时，它会直接执行 /bin/echo 命令，输出 “Hello, Docker”。

（2） Shell 形式

这种形式将命令作为字符串，它会被包裹在 sh -c 中执行。

• 语法: CMD command param1 param2
• 特点: 由于通过 shell 执行，可以使用 shell 的特性，如环境变量替换、管道等。

示例：

# Dockerfile
FROM ubuntu
ENV NAME=World
CMD echo "Hello, $NAME"

运行时，shell 会将 $NAME 替换为 “World”，最终输出 “Hello, World”。

（3） ENTRYPOINT 的默认参数形式

当 Dockerfile 中同时定义了 ENTRYPOINT 时，CMD 的内容会作为 ENTRYPOINT 的默认参数。我们将在后面详细讨论这种用法。

1.1.2 CMD 的核心特性：易于覆盖

CMD 的最大特点就是它的值可以被 docker run 命令后面的参数轻松覆盖。

示例：
假设我们有以下 Dockerfile：

# Dockerfile
FROM ubuntu
CMD ["/bin/echo", "Default command"]

构建镜像 my-ubuntu: docker build -t my-ubuntu .

• 运行默认命令：

  docker run my-ubuntu
  # 输出: Default command
  

• 覆盖默认命令：

  docker run my-ubuntu /bin/ls -l /
  # 输出: (类似 ls -l / 的结果，CMD 被完全覆盖)
  # total 64
  # dr-xr-xr-x   1 root root 4096 Jul 10 05:28 bin
  # ...
  

1.2 ENTRYPOINT 指令：容器的“可执行程序”

ENTRYPOINT 指令将容器配置为像一个可执行文件一样运行。它的命令不容易在 docker run 时被覆盖，而是将 docker run 后的参数作为其自身的参数来接收。

1.2.1 ENTRYPOINT 的两种形式

ENTRYPOINT 同样有 Exec 和 Shell 两种形式。

（1） Exec 形式 (推荐)

这是 ENTRYPOINT 的主要使用形式，它定义了容器启动时必须执行的固定命令。

• 语法: ENTRYPOINT ["executable", "param1", "param2"]

示例：

# Dockerfile
FROM alpine
ENTRYPOINT ["ping", "localhost"]

构建镜像 my-pinger: docker build -t my-pinger .

无论你 docker run my-pinger 后面跟什么，它都会尝试执行 ping localhost，并将后面的参数追加给它。

（2） Shell 形式

• 语法: ENTRYPOINT command param1 param2
• 问题: Shell 形式的 ENTRYPOINT 会导致 docker run 后面的参数无法传递，并且 CMD 的值也无法作为其参数。因此，强烈不推荐使用此形式。

1.2.2 ENTRYPOINT 的核心特性：参数追加

与 CMD 不同，docker run 提供的参数会被追加到 ENTRYPOINT (Exec 形式) 的后面，而不是覆盖它。

示例：
基于上面的 my-pinger 镜像：

# Dockerfile
FROM alpine
ENTRYPOINT ["ping"] # 将 ping 作为固定入口
CMD ["localhost"] # 提供默认的 ping 目标

构建镜像 my-pinger: docker build -t my-pinger .

• 运行默认命令：

  docker run my-pinger
  # 实际执行: ping localhost
  

• 传递新参数：

  docker run my-pinger google.com
  # 实际执行: ping google.com (google.com 覆盖了 CMD 的 localhost)
  

• 覆盖 ENTRYPOINT：
  虽然不推荐，但你依然可以通过 --entrypoint 标志来强制覆盖它。

  docker run --entrypoint /bin/echo my-pinger "Hello Override"
  # 输出: Hello Override
  

1.3 CMD 与 ENTRYPOINT 的巅峰对决与珠联璧合

理解了两者的区别后，我们才能在合适的场景下做出最佳选择。

1.3.1 对比总结

1.3.2 最佳实践：ENTRYPOINT + CMD 联合使用

将 ENTRYPOINT 和 CMD 结合使用是构建灵活且强大的镜像的黄金法则。

• ENTRYPOINT: 设置固定的、不会改变的主命令。
• CMD: 提供该主命令的默认参数，这些参数可以被 docker run 轻松覆盖。

场景：创建一个通用的 curl 工具容器

# Dockerfile
FROM alpine
# 安装 curl
RUN apk add --no-cache curl
# 将 curl 设置为容器的固定入口程序
ENTRYPOINT ["curl"]
# 提供一个默认的参数，比如请求帮助文档
CMD ["--help"]

构建镜像 my-curl: docker build -t my-curl .

使用演示：

1. 运行默认命令（查看帮助）:

   docker run --rm my-curl
   # 输出 curl 的帮助信息
   # curl: try 'curl --help' or 'curl --manual' for more information
   

2. 向 curl 传递新的参数（访问网站）:

   docker run --rm my-curl -sL https://www.google.com
   # 输出 Google 首页的 HTML
   

3. 向 curl 传递多个参数（带请求头）:

   docker run --rm my-curl -I httpbin.org/get
   # 输出 httpbin.org/get 的响应头信息
   

通过这种模式，我们创建了一个行为非常清晰的工具镜像：它就是 curl，而用户需要做的只是像在普通终端里一样提供 curl 所需的参数。

二、ENV 与 ARG：构建时与运行时的变量注入

在构建和运行镜像时，我们常常需要传递一些配置信息，例如版本号、数据库密码、API 地址等。ARG 和 ENV 就是为此而生，但它们的作用域和生命周期截然不同。

2.1 ARG：构建时的“临时演员”

ARG (Argument) 指令定义了一个变量，用户可以在构建时通过 docker build 命令使用 --build-arg <varname>=<value> 标志来传递它。

2.1.1 ARG 的定义与使用

ARG 定义的变量仅在 docker build 过程中有效，一旦镜像构建完成，ARG 变量就不再存在。

• 语法: ARG <name>[=<default value>]

示例：构建时指定应用版本

# Dockerfile
FROM alpine
# 定义一个构建参数，并设置默认值为 1.0
ARG APP_VERSION=1.0
# 在构建过程中使用这个参数
RUN echo "Building application version: ${APP_VERSION}" > /app_version.txt
# 你也可以在 ENV 中使用 ARG
ENV APP_VERSION_ENV=${APP_VERSION}

构建过程：

1. 使用默认值构建：

   docker build -t my-app:default .
   

   构建日志会显示 Building application version: 1.0。

2. 传递新值构建：

   docker build --build-arg APP_VERSION=2.5-beta -t my-app:latest .
   

   构建日志会显示 Building application version: 2.5-beta。

2.1.2 ARG 的作用域与局限性

ARG 的作用域从它在 Dockerfile 中被定义的那一行开始。如果 ARG 在 FROM 之前定义，它只能被 FROM 指令使用。

核心局限：ARG 是构建时变量。容器运行时无法访问 ARG 变量的值，除非像上例一样，你将它的值赋给了 ENV 变量。这使得 ARG 非常适合传递那些不希望残留在最终镜像中的敏感信息（如私有仓库的 token）或纯粹的构建时配置。

2.2 ENV：容器内的“永久居民”

ENV (Environment) 指令用于为容器设置环境变量。这个变量在后续的 RUN 指令中可用，并且在容器启动后也会持久存在。

2.2.1 ENV 的定义与使用

ENV 设置的环境变量是镜像元数据的一部分，并且会传递给所有从该镜像创建的容器。

• 语法:
  • ENV <key> <value> (单条)
  • ENV <key1>=<value1> <key2>=<value2> ... (多条，推荐，可减少镜像层数)

示例：配置应用环境

# Dockerfile
FROM node:18-alpine
WORKDIR /app
COPY . .
# 设置环境变量
ENV NODE_ENV=production \
    API_URL=http://api.example.com/v1 \
    PORT=8080
# 声明端口，我们将在下一节讨论
EXPOSE 8080
# 启动命令会读取这些环境变量
CMD ["node", "server.js"]

2.2.2 ENV 的灵活性：运行时覆盖

与 CMD 类似，ENV 设置的环境变量也可以在容器启动时被覆盖。

运行演示：

# 使用默认 API_URL
docker run my-node-app

# 覆盖 API_URL 用于测试环境
docker run -e "API_URL=http://test-api.example.com/v1" my-node-app

# 覆盖端口并映射到宿主机
docker run -e "PORT=3000" -p 8000:3000 my-node-app

2.3 ARG vs. ENV：如何选择？

简单总结：

• 需要在构建时传入、但不希望在最终容器里存在的变量，用 ARG。
• 需要在构建时设置、且希望在最终容器里继续使用的变量，用 ENV。

三、EXPOSE 与 .dockerignore：端口声明与构建优化

最后，我们来看两个虽然不直接影响容器启动命令，但对于镜像的使用和构建效率至关重要的指令。

3.1 EXPOSE：声明容器的“服务窗口”

EXPOSE 指令声明了容器在运行时监听的网络端口。

3.1.1 EXPOSE 的真正作用

• 语法: EXPOSE <port> [<port>/<protocol>...] (protocol 默认为 tcp)

一个常见的误区是认为 EXPOSE 会自动将容器端口发布到宿主机上。这是错误的！

EXPOSE 的真正作用是：

1. 文档化: 它告诉镜像使用者，这个容器内的应用程序期望在哪个端口上提供服务。这是一种元数据，方便人和工具理解镜像。
2. 自动化辅助: 当使用 docker run -P (大写 P) 运行时，Docker 会自动读取 EXPOSE 的端口，并将其随机映射到宿主机的一个高位端口上。

示例：

# Dockerfile
FROM nginx
# Nginx 默认监听 80 端口
EXPOSE 80

• 使用 -P 自动映射：

  docker run -d -P nginx
  docker ps
  # 输出类似:
  # CONTAINER ID   IMAGE     COMMAND                  CREATED          STATUS          PORTS                     NAMES
  # 9e8a7b6c5d4f   nginx     "nginx -g 'daemon of…"   5 seconds ago    Up 4 seconds    0.0.0.0:32768->80/tcp     goofy_nobel
  

  Docker 自动将容器的 80 端口映射到了宿主机的 32768 端口。

3.1.2 EXPOSE vs -p 参数

无论 Dockerfile 中是否有 EXPOSE 指令，真正控制端口映射的始终是 docker run 命令的 -p (小写 p) 或 -P 参数。

• -p <host_port>:<container_port>: 精确指定将容器的哪个端口映射到宿主机的哪个端口。
• -P: 自动映射所有 EXPOSE 声明的端口。

结论：EXPOSE 是一个非常有用的声明性指令，建议始终为你的网络服务添加 EXPOSE，但切记它本身不具备发布端口的功能。

3.2 .dockerignore：构建上下文的“瘦身器”

当执行 docker build . 时，命令末尾的 . 表示当前的目录是“构建上下文”(build context)。Docker 客户端会将这个上下文中的所有文件和目录打包发送给 Docker 守护进程。如果目录中包含大量无关文件（如 .git 目录、本地依赖 node_modules、日志文件、IDE 配置文件等），将会导致：

1. 构建缓慢：发送巨大的上下文会消耗大量时间。
2. 缓存失效：不必要的文件变动可能导致 Docker 缓存失效，从而重新执行耗时操作。
3. 镜像臃肿：如果误将这些文件 COPY 进镜像，会导致镜像体积不必要地增大。
4. 安全风险：可能泄露敏感信息，如 .env 文件、密钥等。

3.2.1 .dockerignore 的作用与语法

.dockerignore 文件就是用来解决这个问题的。它的工作方式类似 .gitignore，你可以在其中列出需要从构建上下文中排除的文件和目录。

示例 .dockerignore 文件：

# 忽略版本控制目录
.git
.gitignore

# 忽略 Node.js 的本地依赖目录
node_modules

# 忽略日志文件和 npm 调试日志
*.log
npm-debug.log

# 忽略 IDE 和操作系统生成的文件
.idea
.vscode
*.DS_Store

# 忽略 Docker 相关文件
Dockerfile
.dockerignore

# 忽略本地配置文件
.env.local

将此文件放在构建上下文的根目录（通常是项目根目录），docker build 时就会自动忽略这些文件，从而实现构建过程的“瘦身”。

四、总结

通过对 Dockerfile 启动与配置相关指令的深入学习，我们现在可以构建出更加专业和实用的 Docker 镜像。以下是本文的核心要点：

1. CMD vs ENTRYPOINT: CMD 提供可被轻松覆盖的默认命令；ENTRYPOINT 定义容器的固定入口，将 docker run 参数作为自己的参数。最佳实践是将两者结合，用 ENTRYPOINT 指定主程序，用 CMD 提供默认参数。

2. ARG vs ENV: ARG 是构建时的临时变量，用于配置构建过程，不会保留在最终镜像中；ENV 是运行时的环境变量，用于配置应用程序，会永久存在于容器中。

3. EXPOSE 的作用: EXPOSE 是一种元数据声明，用于指明容器内服务监听的端口，它本身不发布端口。真正的端口映射由 docker run 的 -p 或 -P 参数完成。

4. .dockerignore 的重要性: 通过创建 .dockerignore 文件，可以从构建上下文中排除无关文件，从而加快构建速度、减小镜像体积、增强安全性，是 Dockerfile 最佳实践中不可或缺的一环。

熟练掌握这些指令，你将能自如地控制容器的启动行为、灵活地注入配置，并优化整个镜像的构建流程，为迈向更复杂的 Docker 应用打下坚实的基础。