目录

一、安全性最佳实践

1、最小权限原则

2、网络安全

3、镜像安全

4、主机安全

5、资源限制

二、Docker 性能最佳实践

1、分层结构优化

2、多阶段构建

3、卷的使用

4、镜像大小优化

5、Docker 编排性能优化

三、Docker 开发流程

1、Dockerfile 最佳实践

2、持续集成

3、版本管理

四、社区资源

1、Docker Hub

2、Docker 官方文档

3、Docker 论坛

4、Docker GitHub 仓库

五、总结

Docker 是一种领先的容器化平台,可以简化应用程序的开发、部署和管理。通过使用 Docker,您可以创建一致、可移植且可扩展的环境,从而实现高效的开发和运营。本指南将介绍 Docker 的最佳实践,帮助您充分利用 Docker 的潜力并确保应用程序的安全性和性能。

一、安全性最佳实践

1、最小权限原则

容器运行权限

避免容器以 root 用户身份运行:

默认情况下,Docker 容器是以 root 用户身份运行的。如果容器内的应用程序被攻破,攻击者将拥有容器内的 root 权限,可能对主机造成威胁。在 Dockerfile 中使用 USER 指令,将容器默认用户设置为非特权用户,例如: FROM ubuntu:latest

RUN groupadd -r appgroup && useradd -r -g appgroup appuser

USER appuser

以非特权用户身份运行:

可以在运行容器时使用 --user 标志指定非特权用户: docker run --user 1000:1000 myimage

或者在 Docker Compose 文件中指定用户: version: '3'

services:

app:

image: myimage

user: "1000:1000"

Docker 守护进程权限

确保只有可信用户能访问 Docker 守护进程:

Docker 守护进程默认以 root 用户身份运行,具有较高的系统权限。默认情况下,Docker 守护进程监听 Unix 套接字 /var/run/docker.sock,只有 docker 组的成员可以访问。使用 chmod 或 chown 确保 /var/run/docker.sock 只允许可信用户访问: sudo chown root:docker /var/run/docker.sock

sudo chmod 660 /var/run/docker.sock

将可信用户添加到 docker 组: sudo usermod -aG docker trusted_user

限制 Docker 守护进程的网络访问权限:

默认情况下,Docker 守护进程不监听 TCP 套接字。如果需要通过网络远程访问 Docker 守护进程,应开启 TLS 并确保只接受来自可信客户端的连接。

2、网络安全

防火墙

限制 Docker 守护进程的网络访问:

使用防火墙(如 iptables 或 firewalld)确保 Docker 守护进程仅接受来自可信主机的连接: iptables -A INPUT -p tcp --dport 2375 -s TRUSTED_IP -j ACCEPT

iptables -A INPUT -p tcp --dport 2375 -j DROP

隔离容器网络:

使用防火墙规则隔离不同容器之间的网络通信,例如: iptables -A FORWARD -s 172.17.0.0/16 -d 172.18.0.0/16 -j DROP

Docker 网络模型

合理选择网络模型:

bridge 网络:适用于单主机上的容器通信,默认启用 NAT 转发。host 网络:容器与主机共享网络命名空间,通信性能最佳,但存在安全风险。overlay 网络:适用于多主机集群,提供跨主机的容器通信。macvlan 网络:直接为容器分配主机网络中的 MAC 地址和 IP 地址,适用于需要直接访问局域网的容器。 配置网络策略:

使用网络策略(如 Kubernetes NetworkPolicy)控制不同容器之间的网络访问。使用防火墙规则限制容器网络的入站和出站流量。

3、镜像安全

可信镜像

使用官方或可信来源的镜像:

官方镜像通常经过严格审核,优先选择官方镜像或来自可信组织的镜像。Docker Hub 提供了官方镜像的认证标志(如官方或受信任的发布者)。 避免使用 latest 标签:

latest 标签指向最新版本的镜像,可能引入未知风险。明确指定镜像版本,例如: docker run myimage:1.0.0

定期扫描

使用漏洞扫描工具:

使用工具(如 Clair、Trivy、Anchore)定期扫描镜像中的漏洞。在 CI/CD 流程中集成漏洞扫描工具,确保每次构建都进行安全检查。 持续监控新漏洞:

持续关注镜像所依赖的软件包的漏洞公告,及时更新镜像。

4、主机安全

Docker 守护进程隔离

将 Docker 守护进程与主节点隔离:

在生产环境中,将 Docker 守护进程与主节点隔离,减少潜在攻击面。使用专用虚拟机或裸金属服务器作为 Docker 守护进程的运行环境。 安全配置审计

定期进行配置审计:

使用工具(如 Docker Bench for Security)定期审计 Docker 守护进程的安全配置。审查 Docker 守护进程和容器的配置文件,确保关键设置符合最佳实践。

5、资源限制

内存限制

使用 --memory 限制容器内存使用:

限制容器的最大内存使用量,例如: docker run --memory 500m myimage

在 Docker Compose 文件中指定内存限制: version: '3'

services:

app:

image: myimage

deploy:

resources:

limits:

memory: 500M

CPU 限制

使用 --cpus 或 --cpu-shares 限制容器 CPU 使用:

限制容器的 CPU 使用量,例如: docker run --cpus 1.5 myimage

或者使用 --cpu-shares 指定相对权重: docker run --cpu-shares 512 myimage

在 Docker Compose 文件中指定 CPU 限制: version: '3'

services:

app:

image: myimage

deploy:

resources:

limits:

cpus: '1.5'

磁盘 IO 限制

使用 --device-read-bps 和 --device-write-bps 限制读取和写入速率:

限制容器对块设备的读取和写入速率,例如: docker run --device-read-bps /dev/sda:1mb --device-write-bps /dev/sda:1mb myimage

文件句柄数量限制

使用 --ulimit 设置文件句柄数量限制:

限制容器中的文件句柄数量,例如: docker run --ulimit nofile=1024:2048 myimage

二、Docker 性能最佳实践

1、分层结构优化

减少 Dockerfile 中的图层数量,合并不必要的 RUN 命令

在 Docker 中,每个指令(如 RUN、COPY、ADD)都会创建一个新的镜像层。过多的层次会导致镜像体积过大、构建时间变长。 合并相关的 RUN 命令,可以减少不必要的层次。例如,将多个 RUN 命令合并为一个:优化前: FROM ubuntu:latest

RUN apt-get update

RUN apt-get install -y python python-pip

优化后: FROM ubuntu:latest

RUN apt-get update && \

apt-get install -y python python-pip

在确保构建过程中不会引入额外问题的情况下,尽量合并相关的指令来减少层数。 使用 Docker 缓存(--cache-from)构建镜像

Docker 会使用缓存加速镜像构建,但在某些情况下,缓存可能失效,导致完全重新构建镜像。 使用 --cache-from 参数可以从现有镜像中恢复缓存层,加速构建: docker build --cache-from=myimage:previous -t myimage:latest .

在多阶段构建中,--cache-from 可以帮助不同阶段共享缓存,提高构建效率。

2、多阶段构建

多阶段构建减少最终镜像大小

多阶段构建可以将构建和生产环境分离,确保生产镜像中只包含必要的文件。 通过引入多个 FROM 指令,实现构建环境和生产环境的分离: # 构建阶段

FROM golang:1.19 as builder

WORKDIR /app

COPY . .

RUN go build -o myapp

# 生产阶段

FROM alpine:latest

WORKDIR /app

COPY --from=builder /app/myapp .

CMD ["./myapp"]

通过这种方法,最终的生产镜像仅包含编译后的二进制文件和必要的依赖项,减少了镜像大小。

3、卷的使用

使用卷保持数据持久化

Docker 容器的文件系统是临时性的,容器停止或删除后,内部数据将丢失。 使用 Docker 卷,可以将数据存储在主机上,从而实现数据持久化: docker run -v /host/data:/container/data myimage

在 Docker Compose 中使用卷: version: '3'

services:

app:

image: myimage

volumes:

- /host/data:/container/data

避免频繁修改容器内部文件系统

Docker 容器的文件系统性能相对较低,频繁修改文件系统会影响容器性能。 使用卷将数据存储到主机上可以提高性能,并减少容器内部文件系统的修改: docker run -v /host/data:/container/data myimage

使用 tmpfs 卷在内存中存储临时数据,可以进一步提高性能: docker run --tmpfs /container/tmpfs myimage

4、镜像大小优化

选择合适的基础镜像

使用精简的基础镜像可以显著减少最终镜像的大小。常见的精简镜像包括:

Alpine:约 5MB 的精简 Linux 发行版。BusyBox:一个小型的 Unix 工具集。例如,将基础镜像从 ubuntu:latest 更改为 alpine:latest:优化前: FROM ubuntu:latest

RUN apt-get update && apt-get install -y python

优化后: FROM alpine:latest

RUN apk --no-cache add python

清理构建依赖

构建过程中的依赖可能会占用大量空间,在最终镜像中应尽可能清理。在 Dockerfile 中使用多阶段构建,或在单阶段构建中清理不必要的文件:单阶段构建清理方式: FROM ubuntu:latest

RUN apt-get update && \

apt-get install -y build-essential && \

make && \

apt-get remove -y build-essential && \

apt-get autoremove -y && \

rm -rf /var/lib/apt/lists/*

多阶段构建

多阶段构建不仅可以减少最终镜像大小,还能加速构建过程。通过在构建阶段安装构建依赖并编译程序,最终镜像只包含编译后的二进制文件。 压缩镜像

使用 docker-slim 等工具可以进一步压缩镜像大小: docker-slim build myimage

5、Docker 编排性能优化

资源限制

在编排工具中设置资源限制,确保容器不会滥用集群资源:

  Docker Compose:

version: '3'

services:

app:

image: myimage

deploy:

resources:

limits:

cpus: '1.0'

memory: '500M'

Kubernetes:

apiVersion: v1

kind: Pod

metadata:

name: app

spec:

containers:

- name: app

image: myimage

resources:

limits:

memory: "500Mi"

cpu: "1"

副本数

在编排工具中合理设置副本数,确保应用具有足够的可用性和性能。 水平扩展

使用负载均衡和水平扩展技术提高应用程序的可用性和性能,例如:

Docker Swarm 中的服务扩展。Kubernetes 中的副本集和自动扩展器。

Docker 的性能优化涉及多个方面,包括分层结构、镜像大小、卷的使用、多阶段构建以及编排性能优化。在实际开发和生产中,合理应用这些技术和策略可以显著提高 Docker 容器的性能和效率。

三、Docker 开发流程

1、Dockerfile 最佳实践

保持 Dockerfile 简洁,注释清晰,并遵循官方最佳实践指南

使用官方基础镜像:官方基础镜像通常经过严格的测试和优化,选择合适的官方镜像可以提高质量并减少潜在问题。 FROM python:3.9-slim

明确标签和版本:避免使用 latest 标签,尽量指定明确的镜像版本。 FROM node:16.14.0

合并相关命令,减少层数:合并 RUN 指令,减少镜像层数。优化前: FROM ubuntu:latest

RUN apt-get update

RUN apt-get install -y python3 python3-pip

优化后: FROM ubuntu:latest

RUN apt-get update && \

apt-get install -y python3 python3-pip

最小化构建依赖:尽量只安装构建过程中需要的依赖,并在构建完成后进行清理。 RUN apt-get update && \

apt-get install -y --no-install-recommends build-essential && \

make && \

apt-get purge -y --auto-remove build-essential && \

rm -rf /var/lib/apt/lists/*

多阶段构建:使用多阶段构建确保最终镜像只包含必要文件。 # 构建阶段

FROM golang:1.19 AS builder

WORKDIR /app

COPY . .

RUN go build -o main

# 生产阶段

FROM alpine:latest

WORKDIR /app

COPY --from=builder /app/main .

CMD ["./main"]

注释清晰:为关键步骤添加注释,方便他人理解和维护。 # 使用 Python 官方精简版镜像

FROM python:3.9-slim

# 设置工作目录

WORKDIR /app

# 复制应用程序代码

COPY . /app

# 安装依赖

RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt

# 启动应用

CMD ["python", "app.py"]

避免使用 latest 标签,尽量指定明确的版本

避免使用 latest 标签,因为它可能指向不同的版本,导致不一致的行为。为基础镜像和依赖都指定明确的版本: FROM node:16.14.0

2、持续集成

将 Docker 镜像构建纳入持续集成流程,确保镜像构建自动化

集成工具:使用 Jenkins、GitLab CI/CD、GitHub Actions 或其他 CI/CD 工具自动化 Docker 镜像的构建和测试。 示例:GitHub Actions name: Build and Push Docker Image

on:

push:

branches: [ main ]

pull_request:

branches: [ main ]

jobs:

build:

runs-on: ubuntu-latest

steps:

- name: Checkout code

uses: actions/checkout@v2

- name: Set up Docker Buildx

uses: docker/setup-buildx-action@v1

- name: Cache Docker layers

uses: actions/cache@v2

with:

path: ~/.docker

key: ${{ runner.os }}-docker-${{ hashFiles('**/Dockerfile') }}

restore-keys: |

${{ runner.os }}-docker

- name: Log in to Docker Hub

uses: docker/login-action@v1

with:

username: ${{ secrets.DOCKER_HUB_USERNAME }}

password: ${{ secrets.DOCKER_HUB_TOKEN }}

- name: Build and push Docker image

uses: docker/build-push-action@v2

with:

push: true

tags: myusername/myimage:latest

创建 .github/workflows/docker-build.yml 文件,并添加以下内容: 示例:GitLab CI/CD image: docker:latest

services:

- docker:dind

stages:

- build

- test

- deploy

variables:

DOCKER_DRIVER: overlay2

build:

stage: build

script:

- docker build -t myusername/myimage:latest .

test:

stage: test

script:

- docker run --rm myusername/myimage:latest pytest

deploy:

stage: deploy

script:

- docker login -u "$CI_REGISTRY_USER" -p "$CI_REGISTRY_PASSWORD" $CI_REGISTRY

- docker push myusername/myimage:latest

在项目根目录中创建 .gitlab-ci.yml 文件,并添加以下内容:

3、版本管理

定期更新 Docker 版本 docker --version

sudo apt-get update && sudo apt-get install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io

确保使用最新的稳定版本,可以获得最新的功能和性能改进,并减少安全漏洞。使用以下命令检查和更新 Docker 版本: 关注官方的安全公告

关注 Docker 官方发布的安全公告,及时修复漏洞和更新补丁。官方安全公告地址:Docker Security Advisories

四、社区资源

1、Docker Hub

Docker Hub 是 Docker 官方的镜像仓库,提供了大量的官方镜像和社区镜像。使用 Docker Hub 可以方便地获取和共享镜像,并从中学习最佳实践。官方地址:Docker Hub

2、Docker 官方文档

Docker 官方文档详细介绍了 Docker 的安装、配置和使用方法,以及最佳实践和安全指南。官方地址:Docker Documentation

3、Docker 论坛

Docker 官方论坛是一个活跃的社区,用户可以在其中提问、分享经验和获取支持。官方地址:Docker Forums

4、Docker GitHub 仓库

Docker 在 GitHub 上拥有多个开源项目仓库,用户可以通过提交问题、贡献代码和阅读源代码来获取最佳实践和支持。官方地址:Docker GitHub

通过遵循 Dockerfile 最佳实践、将 Docker 镜像构建纳入持续集成流程、定期更新 Docker 版本、利用社区资源等手段,可以确保 Docker 开发流程的高效和安全。持续学习和改进这些实践,有助于在生产环境中成功运行容器化应用。

五、总结

遵循这些 Docker 最佳实践,您可以最大限度地提高应用程序的安全性、性能和开发效率。Docker 提供了一套强大的工具和功能来优化应用程序的交付和运行时环境。通过实施这些最佳实践,您可以充分利用 Docker 的潜力,确保应用程序的可靠性和可扩展性。

祝您的 Docker 之旅一切顺利!

好文阅读

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