极兔一面：Dockerfile如何优化？注意：千万不要只说减少层数

傷城~ 2024-03-27 17:29 17阅读 0赞

### 说在前面 ###

在40岁老架构师 尼恩的**读者交流群**(50+)中，面试题是一个非常、非常高频的交流话题。

最近，有小伙伴面试极兔时，遇到一个面试题：

> 如果优化 Dockerfile？

小伙伴没有回答好，只是提到了减少镜像层数。

一般来说，面试的小伙伴，大部分都会说

1.  使用更小的基础镜像， 比如 `alpine`.
2.  减少镜像层数， 比如 使用 `&&` 符号将命令链接起来。
3.  给基础镜像打上 **安全补丁**。

但这些，其实都是单点的优化。优化 Dockerfile 的核心是 **合理分层、构建一个精良的基础镜像**。

这里尼恩给大家做一下系统化、体系化的梳理，使得大家可以充分展示一下大家雄厚的 “技术肌肉”，**让面试官爱到 “不能自已、口水直流”**。

也一并把这个题目以及参考答案，收入咱们的 《[尼恩Java面试宝典][Java]》V46版本，供后面的小伙伴参考，提升大家的 3高 架构、设计、开发水平。

> 注：本文以 PDF 持续更新，最新尼恩 架构笔记、面试题 的PDF文件，请从这里获取：[码云][Link 1]

--------------------

### 为什么要优化镜像 ###

首先，回到起点。为啥要优化 镜像？优化镜像的好处是：

*  **一个小镜像有什么好处**: 分发更快，存储更少，加载更快。
 *  **镜像臃肿带来了什么问题**: 存储过多，分发更慢且浪费带宽更多。

#### 镜像的构成 ####

其次，来看看镜像的构成。从两个维度来看：

*  **俯瞰镜像**: 就是一个删减版的操作系统。
 *  **侧看镜像**: 由一层层的 `layer` 堆叠而成

![0ed3ebad8a91497faef484d931d93947.png][]

### 那么问题来了 ###

应该如何优化镜像？

### 举个例子 docker build ###

*  **Dockerfile v1**

# v1
    FROM nginx:1.15-alpine
    RUN echo "hello"
    RUN echo "demo best practise"
    ENTRYPOINT [ "/bin/sh" ]

*  **Dockerfile v2**

# v2
    FROM nginx:1.15-alpine
    RUN echo "hello"
    RUN echo "demo best practise"
    ENTRYPOINT [ "/bin/sh" ]

#### 1st build ####

全新构建

# docker build -t demo:0.0.1 .                          
    Sending build context to Docker daemon  2.048kB
    Step 1/4 : FROM nginx:1.15-alpine
     ---> 9a2868cac230
    Step 2/4 : RUN echo "hello"
     ---> Running in d301b4b3ed55
    hello
    Removing intermediate container d301b4b3ed55
     ---> 6dd2a7773bbc
    Step 3/4 : RUN echo "demo best practise"
     ---> Running in e3084037668e
    demo best practise
    Removing intermediate container e3084037668e
     ---> 4588ecf9837a
    Step 4/4 : ENTRYPOINT [ "/bin/sh" ]
     ---> Running in d63f460347ff
    Removing intermediate container d63f460347ff
     ---> 77b52d828f21
    Successfully built 77b52d828f21
    Successfully tagged demo:0.0.1

#### 2nd build ####

Dockerfile 与 `1st build` 完全一致， 命令仅修改 build tag , 从 `0.0.1` 到 `0.0.2`

# docker build -t demo:0.0.2 .
    Sending build context to Docker daemon  4.096kB
    Step 1/4 : FROM nginx:1.15-alpine
     ---> 9a2868cac230
    Step 2/4 : RUN echo "hello"
     ---> Using cache
     ---> 6dd2a7773bbc
    Step 3/4 : RUN echo "demo best practise"
     ---> Using cache
     ---> 4588ecf9837a
    Step 4/4 : ENTRYPOINT [ "/bin/sh" ]
     ---> Using cache
     ---> 77b52d828f21
    Successfully built 77b52d828f21
    Successfully tagged demo:0.0.2

可以看到，

1.  每层 layer 都使用 cache (`---> Using cache`) ，并未重新构建。
2.  我们可以通过 `docker image ls |grep demo` 看到， `demo:0.0.1` 与 `demo:0.0.2` 的 layer hash 是相同。

所以从根本上来说， 这两个镜像就是同一个镜像，虽然都是 build 出来的。

#### 3rd build ####

这次， 我们将Dockerfile 02的 第三层 `RUN echo "demo best practise"` 变更为 `RUN echo "demo best practise 02"`

docker build -t demo:0.0.3 .
    Sending build context to Docker daemon  4.608kB
    Step 1/4 : FROM nginx:1.15-alpine
     ---> 9a2868cac230
    Step 2/4 : RUN echo "hello"
     ---> Using cache
     ---> 6dd2a7773bbc
    Step 3/4 : RUN echo "demo best practise 02"
     ---> Running in c55f94e217bd
    demo best practise 02
    Removing intermediate container c55f94e217bd
     ---> 46992ea04f49
    Step 4/4 : ENTRYPOINT [ "/bin/sh" ]
     ---> Running in f176830cf445
    Removing intermediate container f176830cf445
     ---> 2e2043b7f3cb
    Successfully built 2e2043b7f3cb
    Successfully tagged demo:0.0.3

可以看到 ，

1.  第二层仍然使用 `cache`
2.  但是第三层已经生成了新的 hash 了
3.  虽然第四层的操作没有变更，但是由于上层的镜像已经变化了，所以第四层本身也发生了变化。

> 注意: 每层在 `build` 的时候都是依赖于上册 `---> Running in f176830cf445`。

#### 4th build ####

第四次构建， 这次使用 `--no-cache` 不使用缓存， 模拟在另一台电脑上进行 build 。

# docker build -t demo:0.0.4 --no-cache .  
    Sending build context to Docker daemon  5.632kB
    Step 1/4 : FROM nginx:1.15-alpine
     ---> 9a2868cac230
    Step 2/4 : RUN echo "hello"
     ---> Running in 7ecbed95c4cd
    hello
    Removing intermediate container 7ecbed95c4cd
     ---> a1c998781f2e
    Step 3/4 : RUN echo "demo best practise 02"
     ---> Running in e90dae9440c2
    demo best practise 02
    Removing intermediate container e90dae9440c2
     ---> 09bf3b4238b8
    Step 4/4 : ENTRYPOINT [ "/bin/sh" ]
     ---> Running in 2ec19670cb14
    Removing intermediate container 2ec19670cb14
     ---> 9a552fa08f73
    Successfully built 9a552fa08f73
    Successfully tagged demo:0.0.4

可以看到，

1.  虽然和 `3rd build` 使用的 `Dockerfile` 相同， 但由于没有缓存，每一层都是重新 build 的。
2.  虽然 `demo:0.0.3` 和 `demo:0.0.4` 在功能上是一致的。但是 **他们的 layer 不同， 从根本上来说，他们是不同的镜像。**

### 结论 ###

#### 1. 合理分层、构建一个精良的基础镜像 ####

1.  一个相对固定的 `build` 环境
2.  善用 `cache`
3.  构建 `自己的基础镜像`：其中就包括了  
    a. 安全补丁  
    b. 权限限制  
    c. 基础库依赖安装  
    d. 等…

#### 2. 精简为美：一屋不扫何以扫天下 ####

1.  使用 `.dockerignore` 保持 `context` 干净
2.  容器镜像环境清理  
    a. 缓存清理  
    b. `multi stage build`

*尼恩提示：以上答案，所包含的技术细节比较多，具体请参见《尼恩Java面试宝典》最新版。*

### 参考文献 ###

*  `docker storage driver`: https://docs.docker.com/storage/storagedriver/
 *  `dockerfile best practices`: https://docs.docker.com/develop/develop-images/dockerfile\_best-practices/
 *  `multi-stage`: https://docs.docker.com/develop/develop-images/multistage-build/

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[Java]: https://blog.csdn.net/crazymakercircle/article/details/124790425
[Link 1]: https://gitee.com/crazymaker/SimpleCrayIM/blob/master/%E7%96%AF%E7%8B%82%E5%88%9B%E5%AE%A2%E5%9C%88%E6%80%BB%E7%9B%AE%E5%BD%95.md
[0ed3ebad8a91497faef484d931d93947.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/27/76e1fab608f54beda80f11763686e817.png
[10W_Spring]: https://blog.csdn.net/crazymakercircle/article/details/129022714
[SpringCloud _10]: https://blog.csdn.net/crazymakercircle/article/details/129004814
[Linux_2W_Linux]: https://blog.csdn.net/crazymakercircle/article/details/128932396
[CPU_900]: https://blog.csdn.net/crazymakercircle/article/details/128805374
[Link 2]: https://blog.csdn.net/crazymakercircle/article/details/128848309
[21WQps_DAU]: https://blog.csdn.net/crazymakercircle/article/details/128725701
[10W_]: https://blog.csdn.net/crazymakercircle/article/details/128533821
[2_ 100_ _ _]: https://blog.csdn.net/crazymakercircle/article/details/128697096
[Nginx_ _]: https://blog.csdn.net/crazymakercircle/article/details/128684641
[K8S_ _]: https://blog.csdn.net/crazymakercircle/article/details/128671196
[Link 3]: https://blog.csdn.net/crazymakercircle/article/details/128708648
[Docker_ _]: https://blog.csdn.net/crazymakercircle/article/details/128670335
[Springcloud gateway _]: https://blog.csdn.net/crazymakercircle/article/details/125057567
[Flux_Mono_Reactor]: https://blog.csdn.net/crazymakercircle/article/details/124120506
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[_ _ _ _]: https://blog.csdn.net/crazymakercircle/article/details/125017316
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[Caffeine]: https://blog.csdn.net/crazymakercircle/article/details/113751575
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[Redis_ - _ -]: https://blog.csdn.net/crazymakercircle/article/details/116425814
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[Zookeeper Curator _ - 10]: https://blog.csdn.net/crazymakercircle/article/details/85922561
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