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Java版人脸检测详解上篇:运行环境的Docker镜像(CentOS+JDK+OpenCV)

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本篇概览

  • 如果您看过《三分钟极速体验:Java版人脸检测》一文,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;
  • 首先确定咱们的目标:
  1. 开发java版的人脸检测应用
  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. 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
  • 本篇的目标就是上述第一步:准备好docker基础镜像

关于人脸检测应用的基础镜像

  • 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?为啥要拿一篇文章来讲基础镜像的事情?
    Java版人脸检测详解上篇:运行环境的Docker镜像(CentOS+JDK+OpenCV)
  • 对于人脸检测的应用来说,OpenJDK的官方镜像是不够用的,因为用java实现人脸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,一个人脸检测应用自下而上由以下六部分构成,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?

Java版人脸检测详解上篇:运行环境的Docker镜像(CentOS+JDK+OpenCV)

  • 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CentOS + JDK1.8 + OpenCV

分两步走

  • 我打算先做一个CentOS + JDK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CentOS + JDK1.8的镜像
  • 分析完成,开始动手吧

CentOS + JDK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:
CN0014009475M:~ will$ 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

CentOS+JDK+OpenCV镜像

  • 接下来可以集成OpenCV了,Dockerfile内容如下所示,基础镜像是刚刚做好的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OpenCV-3.4.3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 
        cmake 
        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 opencv-3.4.3.zip https://codeload.github.com/opencv/opencv/zip/3.4.3; 
    unzip opencv-3.4.3.zip; 
    rm -rf opencv-3.4.3.zip; 
    cd opencv-3.4.3; 
    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
  • 写完之后执行docker build -t bolingcavalry/opencv3.4.3:0.0.3 .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…:
CN0014009475M:~ will$ docker history bolingcavalry/opencv3.4.3:0.0.3
IMAGE          CREATED       CREATED BY                                      SIZE      COMMENT
f0306d7a2594   2 days ago    /bin/sh -c set -eux;     curl -fL -o opencv-…   2.99GB    
<missing>      2 days ago    /bin/sh -c set -eux;     yum install -y     …   638MB     
<missing>      2 days ago    /bin/sh -c echo "export LC_ALL=en_US.UTF-8" …   1.84kB    
<missing>      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/opencv3.4.3:0.0.3
  • 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bolingcavalry/opencv3.4.3:0.0.3已制作完成,有了它,咱们的Java应用所需的jdk和opencv就凑齐了,接下来的文章咱们一起去开发这个人脸检测的应用吧;

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