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文章转载:K8S中文社区
参考:https://www.kubernetes.org.cn/9059.html
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。
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
,
21
user0
,
23
s 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
,
54
user0
,
93
s 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:
8COPY 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 
8634
MB  
openjdk 
8
-jre 
443
MB  
openjdk 
8
-jre-slim 
204
MB  
openjdk 
8
-jre-alpine 
83
MB  

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
,
41
user0
,
54
s 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Dockaerfile,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=
19
ba7bcd9976ef8a9bd086187df19ba7bcd997f2  
RUN --mount=type=ssh,required git clone [email protected]: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。
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