牛逼！下一代 Docker 镜像构建神器

短命女 2022-10-16 08:59 227阅读 0赞

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Docker通过读取Dockerfile中的指令自动构建镜像，Dockerfile是一个文本文件，其中依次包含构建给定镜像所需的所有命令。

![a2cf98b77851543b91f8d0e4122221e1.png][] 图片

上面的解释摘自Docker的官方文档并总结了Dockerfile的用途。Dockerfile的使用非常重要，因为它是我们的蓝图，是我们添加到Docker镜像中的层的记录。

本文，我们将学习如何利用BuildKit功能，这是Docker v18.09上引入的一组增强功能。集成BuildKit将为我们提供更好的性能，存储管理和安全性。

### 本文目标 ###

*  减少构建时间；
 *  缩小镜像尺寸；
 *  获得可维护性；
 *  获得可重复性；
 *  了解多阶段Dockerfile;
 *  了解BuildKit功能。

### 先决条件 ###

*  Docker概念知识
 *  已安装Docker（当前使用v19.03）
 *  一个Java应用程序（在本文中，我使用了一个Jenkins Maven示例应用程序）

让我们开始吧！

### 简单的Dockerfile示例 ###

以下是一个包含Java应用程序的未优化Dockerfile的示例。我们将逐步进行一些优化。

FROM debian  
    COPY . /app  
    RUN apt-get update  
    RUN apt-get -y install openjdk-11-jdk ssh emacs  
    CMD [“java”, “-jar”, “/app/target/my-app-1.0-SNAPSHOT.jar”]

在这里，我们可能会问自己：构建需要多长时间？为了回答这个问题，让我们在本地开发环境上创建该Dockerfile，并让Docker构建镜像。

# enter your Java app folder  
    cd simple-java-maven-app-master  
    # create a Dockerfile  
    vim Dockerfile  
    # write content, save and exit  
    docker pull debian:latest # pull the source image  
    time docker build --no-cache -t docker-class . # overwrite previous layers  
    # notice the build time  
    0,21s user 0,23s system 0% cpu 1:55,17 total

此时，我们的构建需要1m55s。

如果我们仅启用BuildKit而没有其他更改，会有什么不同吗？

### 启用BuildKit ###

BuildKit可以通过两种方法启用：

在调用Docker build命令时设置DOCKER\_BUILDKIT = 1环境变量，例如：

time DOCKER_BUILDKIT=1 docker build --no-cache -t docker-class

将Docker BuildKit设置为默认开启，需要在/etc/docker/daemon.json进行如下设置，然后重启：

{ "features": { "buildkit": true } }

BuildKit最初的效果

DOCKER_BUILDKIT=1 docker build --no-cache -t docker-class .  
    0,54s user 0,93s system 1% cpu 1:43,00 total

此时，我们的构建需要1m43s。在相同的硬件上，构建花费的时间比以前少了约12秒。这意味着构建几乎无需费力即可节约10％左右的时间。

现在让我们看看是否可以采取一些额外的步骤来进一步改善。

### 从最小到最频繁变化的顺序 ###

因为顺序对于缓存很重要，所以我们将COPY命令移到更靠近Dockerfile末尾的位置。

FROM debian  
    RUN apt-get update  
    RUN apt-get -y install openjdk-11-jdk ssh emacs  
    RUN COPY . /app  
    CMD [“java”, “-jar”, “/app/target/my-app-1.0-SNAPSHOT.jar”]

### 避免使用“COPY .” ###

选择更具体的COPY参数，以避免缓存中断。仅复制所需内容。

FROM debian  
    RUN apt-get update  
    RUN apt-get -y install openjdk-11-jdk ssh vim  
    COPY target/my-app-1.0-SNAPSHOT.jar /app  
    CMD [“java”, “-jar”, “/app/my-app-1.0-SNAPSHOT.jar”]

### apt-get update 和install命令一起使用 ###

这样可以防止使用过时的程序包缓存。

FROM debian  
    RUN apt-get update && \  
        apt-get -y install openjdk-11-jdk ssh vim  
    COPY target/my-app-1.0-SNAPSHOT.jar /app  
    CMD [“java”, “-jar”, “/app/my-app-1.0-SNAPSHOT.jar”]

### 删除不必要的依赖 ###

在开始时，不要安装调试和编辑工具，以后可以在需要时安装它们。

FROM debian  
    RUN apt-get update && \  
        apt-get -y install --no-install-recommends \  
        openjdk-11-jdk  
    COPY target/my-app-1.0-SNAPSHOT.jar /app  
    CMD [“java”, “-jar”, “/app/my-app-1.0-SNAPSHOT.jar”]

### 删除程序包管理器缓存 ###

你的镜像不需要此缓存数据。借此机会释放一些空间。

FROM debian  
    RUN apt-get update && \  
        apt-get -y install --no-install-recommends \  
        openjdk-11-jdk && \  
        rm -rf /var/lib/apt/lists/*  
    COPY target/my-app-1.0-SNAPSHOT.jar /app  
    CMD [“java”, “-jar”, “/app/my-app-1.0-SNAPSHOT.jar”]

### 尽可能使用官方镜像 ###

使用官方镜像有很多理由，例如减少镜像维护时间和减小镜像尺寸，以及预先配置镜像以供容器使用。

FROM openjdk  
    COPY target/my-app-1.0-SNAPSHOT.jar /app  
    CMD [“java”, “-jar”, “/app/my-app-1.0-SNAPSHOT.jar”]

### 使用特定标签 ###

请勿使用latest标签。

FROM openjdk:8  
    COPY target/my-app-1.0-SNAPSHOT.jar /app  
    CMD [“java”, “-jar”, “/app/my-app-1.0-SNAPSHOT.jar”]

### 寻找最小的镜像 ###

以下是openjdk镜像列表。选择最适合自己的最轻的那个镜像。

REPOSITORY TAG标签 SIZE大小  
    openjdk 8 634MB  
    openjdk 8-jre 443MB  
    openjdk 8-jre-slim 204MB  
    openjdk 8-jre-alpine 83MB

### 在一致的环境中从源构建 ###

如果你不需要整个JDK，则可以使用Maven Docker镜像作为构建基础。

FROM maven:3.6-jdk-8-alpine  
    WORKDIR /app  
    COPY pom.xml .  
    COPY src ./src  
    RUN mvn -e -B package  
    CMD [“java”, “-jar”, “/app/my-app-1.0-SNAPSHOT.jar”]

### 在单独的步骤中获取依赖项 ###

可以缓存–用于获取依赖项的Dockerfile命令。缓存此步骤将加快构建速度。

FROM maven:3.6-jdk-8-alpine  
    WORKDIR /app  
    COPY pom.xml .  
    RUN mvn -e -B dependency:resolve  
    COPY src ./src  
    RUN mvn -e -B package  
    CMD [“java”, “-jar”, “/app/my-app-1.0-SNAPSHOT.jar”]

### 多阶段构建：删除构建依赖项 ###

为什么要使用多阶段构建？

*  将构建与运行时环境分开
 *  DRY方式
 *  具有开发，测试等环境的不同详细信息
 *  线性化依赖关系
 *  具有特定于平台的阶段

FROM maven:3.6-jdk-8-alpine AS builder  
    WORKDIR /app  
    COPY pom.xml .  
    RUN mvn -e -B dependency:resolve  
    COPY src ./src  
    RUN mvn -e -B package  
      
    FROM openjdk:8-jre-alpine  
    COPY --from=builder /app/target/my-app-1.0-SNAPSHOT.jar /  
    CMD [“java”, “-jar”, “/my-app-1.0-SNAPSHOT.jar”]

如果你此时构建我们的应用程序，

time DOCKER_BUILDKIT=1 docker build --no-cache -t docker-class .  
    0,41s user 0,54s system 2% cpu 35,656 total

你会注意到我们的应用程序构建需要大约35.66秒的时间。这是一个令人愉快的进步。

下面，我们将介绍其他场景的功能。

### 多阶段构建：不同的镜像风格 ###

下面的Dockerfile显示了基于Debian和基于Alpine的镜像的不同阶段。

FROM maven:3.6-jdk-8-alpine AS builder  
    …  
    FROM openjdk:8-jre-jessie AS release-jessie  
    COPY --from=builder /app/target/my-app-1.0-SNAPSHOT.jar /  
    CMD [“java”, “-jar”, “/my-app-1.0-SNAPSHOT.jar”]  
      
    FROM openjdk:8-jre-alpine AS release-alpine  
    COPY --from=builder /app/target/my-app-1.0-SNAPSHOT.jar /  
    CMD [“java”, “-jar”, “/my-app-1.0-SNAPSHOT.jar”]

要构建特定的镜像，我们可以使用–target参数：

time docker build --no-cache --target release-jessie .

### 不同的镜像风格（DRY /全局ARG） ###

ARG flavor=alpine  
    FROM maven:3.6-jdk-8-alpine AS builder  
    …  
    FROM openjdk:8-jre-$flavor AS release  
    COPY --from=builder /app/target/my-app-1.0-SNAPSHOT.jar /  
    CMD [“java”, “-jar”, “/my-app-1.0-SNAPSHOT.jar”]

ARG命令可以指定要构建的镜像。在上面的例子中，我们指定alpine为默认的镜像，但我们也可以在docker build命令中，通过–build-arg flavor=参数指定镜像。

time docker build --no-cache --target release --build-arg flavor=jessie .

### 并发 ###

并发在构建[Docker镜像][Docker]时很重要，因为它会充分利用可用的CPU线程。在线性Dockerfile中，所有阶段均按顺序执行。通过多阶段构建，我们可以让较小的依赖阶段准备就绪，以供主阶段使用它们。

BuildKit甚至带来了另一个性能上的好处。如果在以后的构建中不使用该阶段，则在结束时将直接跳过这些阶段，而不是对其进行处理和丢弃。

下面是一个示例Dockerfile，其中网站的资产是在一个assets阶段中构建的：

FROM maven:3.6-jdk-8-alpine AS builder  
    …  
    FROM tiborvass/whalesay AS assets  
    RUN whalesay “Hello DockerCon!” > out/assets.html  
      
    FROM openjdk:8-jre-alpine AS release  
    COPY --from=builder /app/my-app-1.0-SNAPSHOT.jar /  
    COPY --from=assets /out /assets  
    CMD [“java”, “-jar”, “/my-app-1.0-SNAPSHOT.jar”]

这是另一个[Dockerfile][]，其中分别编译了C和C ++库，并在builder以后使用该阶段。

FROM maven:3.6-jdk-8-alpine AS builder-base  
    …  
      
    FROM gcc:8-alpine AS builder-someClib  
    …  
    RUN git clone … ./configure --prefix=/out && make && make install  
      
    FROM g++:8-alpine AS builder-some CPPlib  
    …  
    RUN git clone … && cmake …  
      
    FROM builder-base AS builder  
    COPY --from=builder-someClib /out /  
    COPY --from=builder-someCpplib /out /

### BuildKit应用程序缓存 ###

BuildKit具有程序包管理器缓存的特殊功能。以下是一些缓存文件夹位置的示例：

包管理器 路径

apt /var/lib/apt/lists  
    go ~/.cache/go-build  
    go-modules $GOPATH/pkg/mod  
    npm ~/.npm  
    pip ~/.cache/pip

我们可以将此Dockerfile与上面介绍的在一致的环境中从源代码构建中介绍的Dockerfile进行比较。这个较早的Dockerfile没有特殊的缓存处理。我们可以使用–mount=type=cache来做到这一点。

FROM maven:3.6-jdk-8-alpine AS builder  
    WORKDIR /app  
    RUN --mount=target=. --mount=type=cache,target /root/.m2 \  
        && mvn package -DoutputDirectory=/  
      
    FROM openjdk:8-jre-alpine  
    COPY --from=builder /app/target/my-app-1.0-SNAPSHOT.jar /  
    CMD [“java”, “-jar”, “/my-app-1.0-SNAPSHOT.jar”]

### BuildKit的安全功能 ###

BuildKit具有安全功能，下面的示例中，我们使用了`–mount=type=secret`隐藏了一些机密文件，例如`~/.aws/credentials`。

FROM <baseimage>  
    RUN …  
    RUN --mount=type=secret,id=aws,target=/root/.aws/credentials,required \  
    ./fetch-assets-from-s3.sh  
    RUN ./build-scripts.sh

要构建此Dockerfile，需要使用–secret参数：

docker build --secret id=aws,src=~/.aws/credentials

还有为了提高安全性，避免使用诸如`COPY ./keys/private.pem /root .ssh/private.pem`之类的命令，我们可以使用BuildKit中的ssh解决此问题：

FROM alpine  
    RUN apk add --no-cache openssh-client  
    RUN mkdir -p -m 0700 ~/.ssh && ssh-keyscan github.com >> ~/.ssh/known_hosts  
    ARG REPO_REF=19ba7bcd9976ef8a9bd086187df19ba7bcd997f2  
    RUN --mount=type=ssh,required git clone git@github.com:org/repo /work && cd /work && git checkout -b $REPO_REF

要构建此Dockerfile，你需要在ssh-agent中加载到你的SSH私钥。

eval $(ssh-agent)  
    ssh-add ~/.ssh/id_rsa # this is the SSH key default location  
    docker build --ssh=default .

### 结论 ###

本文，我们介绍了使用Docker BuildKit优化Dockerfile，并因此加快了镜像构建时间。这些速度的提高，可以帮助我们提高效率和节省计算能力。

*参考：https://www.kubernetes.org.cn/9059.html  
文章转载：K8S中文社区*  
*（版权归原作者所有，侵删)*

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