制作JavaCV应用依赖的基础Docker镜像(CentOS7+JDK8+OpenCV4)

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本篇概览

• 在《三分钟：极速体验JAVA版目标检测(YOLO4)》一文中，咱们体验了YOLO4强大的物体识别能力，如下图：

• 如果您已看过《三分钟：极速体验JAVA版目标检测(YOLO4)》，甚至动手实际操作过，您应该会对背后的技术细节感兴趣，接下来就请随欣宸一起动手实战，从无到有将这个应用开发出来；

实战内容

• 为了减少环境和软件差异的影响，让程序的运行调试更简单，也为了让应用可以在容器环境运行，最终整个应用会被制作成docker镜像，所以咱们的目标被设定为下面三项：

1. 开发出java版的物体识别应用
2. 将此应用制作成docker镜像
3. 在docker环境运行这个应用

• 基于上述目标，我们可以确定以下操作步骤：

1. 准备好docker基础镜像
2. 开发java应用
3. 将java应用打包成package文件，集成到基础镜像中，得到最终的java应用镜像

• 整个流程如下图所示：

• 本篇的目标就是上述第一步：准备好docker基础镜像

制作基础镜像

• 如果您有过制作java应用镜像的经历，一定会产生疑问：如下图红框所示，一般不都是把OpenJDK的官方镜像作为基础镜像吗？为啥要用一篇文章来讲基础镜像的事情？

• 对于物体检测的应用来说，OpenJDK的官方镜像是不够用的，因为用java实现检测需要一个关键技术：javacv，在javacv运行过程中需要用到opencv的一些本地库，因此需要在运行环境中安装opencv

• 如下图所示，一个应用自下而上由六部分构成，如果将底部的操作系统、JDK、OpenCV做成基础镜像就方便多了，咱们开发应用的时候只要需关注上面三层即可，而上面三层不就是个普通的maven工程吗？

• 至此，聪明的您对接下来要做的事情应该很清楚了：编写Dockerfile文件用来制作镜像，这个镜像中要有CentOS7 + JDK1.8 + OpenCV4

分两步走

• 我打算先做一个CentOS7 + JDK8的镜像，在此基础上再做一个集成了OpenCV的镜像，这样在一些不需要OpenCV的场景中，我还能单独使用CentOS7 + JDK1.8的镜像
• 分析完成，开始动手吧

CentOS7 + JDK8的镜像

• 之所以选择CentOS作为操作系统，是因为平时工作中最常用的就是它了

• 纵观OpenJDK官方的各种镜像，并没有发现CentOS作为操作系统的，因此自己动手做一个吧，思路很简单：找到OpenJDK的Dockerfile文件，把它的基础镜像换成CentOS7.6即可

• 以下是Dockerfile的所有内容，可见核心是根据不同的操作系统下载文件然后安装，逻辑简单清晰就不多说了：

FROM centos:7.6.1810

RUN set -eux; \
    yum install -y \
        gzip \
        tar \
        binutils \
        freetype fontconfig \
    ;

ENV JAVA_HOME /usr/java/openjdk-8
ENV PATH $JAVA_HOME/bin:$PATH

# Default to UTF-8 file.encoding
ENV LANG C.UTF-8

RUN set -eux; \
    \
    arch="$(objdump="$(command -v objdump)" && objdump --file-headers "$objdump" | awk -F '[:,]+[[:space:]]+' '$1 == "architecture" { print $2 }')"; \
    case "$arch" in \
        'i386:x86-64') \
            downloadUrl='https://github.com/AdoptOpenJDK/openjdk8-upstream-binaries/releases/download/jdk8u292-b10/OpenJDK8U-jdk_x64_linux_8u292b10.tar.gz'; \
            ;; \
        'aarch64') \
            downloadUrl='https://github.com/AdoptOpenJDK/openjdk8-upstream-binaries/releases/download/jdk8u292-b10/OpenJDK8U-jdk_aarch64_linux_8u292b10.tar.gz'; \
            ;; \
        *) echo >&2 "error: unsupported architecture: '$arch'"; exit 1 ;; \
    esac; \
    \
    curl -fL -o openjdk.tgz "$downloadUrl"; \
    curl -fL -o openjdk.tgz.asc "$downloadUrl.sign"; \
    \
    export GNUPGHOME="$(mktemp -d)"; \
# pre-fetch Andrew Haley's (the OpenJDK 8 and 11 Updates OpenJDK project lead) key so we can verify that the OpenJDK key was signed by it
# (https://github.com/docker-library/openjdk/pull/322#discussion_r286839190)
# we pre-fetch this so that the signature it makes on the OpenJDK key can survive "import-clean" in gpg
    gpg --batch --keyserver keyserver.ubuntu.com --recv-keys EAC843EBD3EFDB98CC772FADA5CD6035332FA671; \
# TODO find a good link for users to verify this key is right (https://mail.openjdk.java.net/pipermail/jdk-updates-dev/2019-April/000951.html is one of the only mentions of it I can find); perhaps a note added to https://adoptopenjdk.net/upstream.html would make sense?
# no-self-sigs-only: https://salsa.debian.org/debian/gnupg2/commit/c93ca04a53569916308b369c8b218dad5ae8fe07
    gpg --batch --keyserver keyserver.ubuntu.com --keyserver-options no-self-sigs-only --recv-keys CA5F11C6CE22644D42C6AC4492EF8D39DC13168F; \
    gpg --batch --list-sigs --keyid-format 0xLONG CA5F11C6CE22644D42C6AC4492EF8D39DC13168F \
        | tee /dev/stderr \
        | grep '0xA5CD6035332FA671' \
        | grep 'Andrew Haley'; \
    gpg --batch --verify openjdk.tgz.asc openjdk.tgz; \
    rm -rf "$GNUPGHOME"; \
    \
    mkdir -p "$JAVA_HOME"; \
    tar --extract \
        --file openjdk.tgz \
        --directory "$JAVA_HOME" \
        --strip-components 1 \
        --no-same-owner \
    ; \
    rm openjdk.tgz*; \
    \
    rm -rf "$JAVA_HOME/jre/lib/security/cacerts"; \
# see "update-ca-trust" script which creates/maintains this cacerts bundle
    ln -sT /etc/pki/ca-trust/extracted/java/cacerts "$JAVA_HOME/jre/lib/security/cacerts"; \
    \
# https://github.com/oracle/docker-images/blob/a56e0d1ed968ff669d2e2ba8a1483d0f3acc80c0/OracleJava/java-8/Dockerfile#L17-L19
    ln -sfT "$JAVA_HOME" /usr/java/default; \
    ln -sfT "$JAVA_HOME" /usr/java/latest; \
    for bin in "$JAVA_HOME/bin/"*; do \
        base="$(basename "$bin")"; \
        [ ! -e "/usr/bin/$base" ]; \
        alternatives --install "/usr/bin/$base" "$base" "$bin" 20000; \
    done; \
    \
# basic smoke test
    javac -version; \
    java -version

• 写完之后执行docker build -t bolingcavalry/centos7.6-jdk8:0.0.1 .即可生成镜像，如果您有hub.docker.com的账号，还可以将其推送到中央仓库，给更多人使用

• 用history命令看看镜像内容，详情如下，合计五百多兆，已经不小了：

will@Mac-mini$ docker history bolingcavalry/centos7.6-jdk8:0.0.1
IMAGE          CREATED       CREATED BY                                      SIZE      COMMENT
a5dead4a6505   2 days ago    /bin/sh -c set -eux;         arch="$(objdump…   209MB     
<missing>      2 days ago    /bin/sh -c #(nop)  ENV LANG=C.UTF-8             0B        
<missing>      2 days ago    /bin/sh -c #(nop)  ENV PATH=/usr/java/openjd…   0B        
<missing>      2 days ago    /bin/sh -c #(nop)  ENV JAVA_HOME=/usr/java/o…   0B        
<missing>      2 days ago    /bin/sh -c set -eux;     yum install -y     …   144MB     
<missing>      2 years ago   /bin/sh -c #(nop)  CMD ["/bin/bash"]            0B        
<missing>      2 years ago   /bin/sh -c #(nop)  LABEL org.label-schema.sc…   0B        
<missing>      2 years ago   /bin/sh -c #(nop) ADD file:54b004357379717df…   202MB

• 我这里已经推送到hub.docker.com上去了，执行以下命令即可下载到本地：

docker pull bolingcavalry/centos7.6-jdk8:0.0.3

CentOS7+JDK8+OpenCV4镜像

• 接下来可以集成OpenCV4了，这里有两个关键点需要注意：

1. 受到JavaCV依赖的约束，OpenCV的版本要用4.5.3
2. OpenCV编译的时候要求cmake版本是3.x，因此需要下载cmake对应版本

• 最终，Dockerfile内容如下，基础镜像是前面做好的bolingcavalry/centos7.6-jdk8:0.0.1，先是安装一大堆编译所需的应用，然后下载cmake并安装，再下载OpenCV-4.5.3版本的源码然后编译，就这么简单（但其间的调试工作还是不少的，不说了，说多了都是泪）：

FROM bolingcavalry/centos7.6-jdk8:0.0.1

RUN echo "export LC_ALL=en_US.UTF-8"  >>  /etc/profile \
    && source /etc/profile

RUN set -eux; \
    yum install -y \
        make \
        gcc \
        gcc-c++ \
        gtk+-devel \
        gimp-devel \
        gimp-devel-tools \
        gimp-help-browser \
        zlib-devel \
        libtiff-devel \
        libjpeg-devel \
        libpng-devel \
        gstreamer-devel \
        libavc1394-devel \
        libraw1394-devel \
        libdc1394-devel \
        jasper-devel \
        jasper-utils \
        swig \
        python \
        libtool \
        nasm \
        build-essential \
        ant \
        unzip \
    ;

RUN set -eux; \
    curl -fL -o cmake-3.12.2-Linux-x86_64.tar.gz https://cmake.org/files/v3.12/cmake-3.12.2-Linux-x86_64.tar.gz \
    && tar -zxvf cmake-3.12.2-Linux-x86_64.tar.gz \
    && mv cmake-3.12.2-Linux-x86_64 cmake-3.12.2 \
    && ln -sf /cmake-3.12.2/bin/* /usr/bin; \
    curl -fL -o opencv-4.5.3.zip https://codeload.github.com/opencv/opencv/zip/4.5.3; \
    unzip opencv-4.5.3.zip; \
    rm -rf opencv-4.5.3.zip; \
    cd opencv-4.5.3; \
    mkdir build; \
    cd build; \
    cmake -D CMAKE_BUILD_TYPE=RELEASE -D CMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local ..; \
    make; \
    make install; \
    cmake -D CMAKE_BUILD_TYPE=RELEASE -D CMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local -DBUILD_TESTS=OFF ..;\
    make -j8; \
    make install

• 执行命令docker build -t bolingcavalry/opencv4.5.3:0.0.1 .即可生成镜像，如果您有hub.docker.com的账号，还可以将其推送到中央仓库，给更多人使用

• 用history命令看看镜像内容，详情如下，倒吸一口凉气，这么大的体积，亲爱的读者们会不会打死我…：

will@Mac-mini centos7-jdk8 % docker history bolingcavalry/opencv4.5.3:0.0.1
IMAGE          CREATED        CREATED BY                                      SIZE      COMMENT
d1518ffa4699   5 days ago     RUN /bin/sh -c set -eux;     curl -fL -o cma…   819MB     buildkit.dockerfile.v0
<missing>      5 days ago     RUN /bin/sh -c set -eux;     yum install -y …   637MB     buildkit.dockerfile.v0
<missing>      5 days ago     RUN /bin/sh -c echo "export LC_ALL=en_US.UTF…   1.84kB    buildkit.dockerfile.v0
<missing>      3 months ago   /bin/sh -c set -eux;         arch="$(objdump…   209MB     
<missing>      3 months ago   /bin/sh -c #(nop)  ENV LANG=C.UTF-8             0B        
<missing>      3 months ago   /bin/sh -c #(nop)  ENV PATH=/usr/java/openjd…   0B        
<missing>      3 months ago   /bin/sh -c #(nop)  ENV JAVA_HOME=/usr/java/o…   0B        
<missing>      3 months ago   /bin/sh -c set -eux;     yum install -y     …   144MB     
<missing>      2 years ago    /bin/sh -c #(nop)  CMD ["/bin/bash"]            0B        
<missing>      2 years ago    /bin/sh -c #(nop)  LABEL org.label-schema.sc…   0B        
<missing>      2 years ago    /bin/sh -c #(nop) ADD file:54b004357379717df…   202MB

• 我这里已经推送到hub.docker.com上去了，执行以下命令即可下载到本地：

docker pull bolingcavalry/opencv4.5.3:0.0.1

• 这里要提醒一下，opencv的编译是非常耗时的，请确保docker宿主机的性能不要太差，也请您耐心等待编译过程

• 至此，符合咱们要求的基础镜像opencv4.5.3:0.0.1已制作完成，有了它，咱们的Java应用所需的jdk和opencv就凑齐了，在开发javacv相关的应用时，以它为基础镜像就无需再为环境和依赖库操心，终于可以聚焦java开发了

我是欣宸，期待与您一同畅游Java世界…