六、基於多階段構建減小鏡像體積降低複雜度

本文是《Docker必知必會系列》第六篇，原文發佈於個人博客：悟塵紀。

上一篇：Docker必知必會系列（五）：Docker 數據持久化存儲與性能調優

一、引言

如何減小所構建鏡像的體積最非常具有挑戰性的事情。Docker 17.05版本以後，新增了Dockerfile多階段構建。所謂多階段構建，實際上是允許一個Dockerfile 中出現多個 FROM 指令。

二、單 Dockerfile 構建鏡像

如果將所有的構建過程都包含在一個 Dockerfile 中，包括項目及其依賴庫的編譯、測試、打包等流程，這樣會帶來的一些問題：

• 鏡像層次多，鏡像體積較大，部署時間變長
• 源代碼存在泄露的風險

下面是一個簡單示例：

FROM golang:1.14-alpine
RUN apk --no-cache add git ca-certificates
WORKDIR /go/src/github.com/go/lixl.cn/helloworld/
COPY app.go .
RUN go get -d -v github.com/go-sql-driver/mysql \
  && CGO_ENABLED=0 GOOS=linux go build -a -installsuffix cgo -o app . \
  && cp /go/src/github.com/go/lixl.cn/helloworld/app /root
WORKDIR /root/
CMD ["./app"]

構建鏡像：docker build -t go/helloworld:1 -f Dockerfile1 .

三、Builder 模式構建

爲了解決上面提到的問題，可以採用 Builder 模式：創建兩個 Dockerfile，一個用於開發（包含構建應用程序所需的一切），另一個用於生產（僅包含您的應用程序以及運行該應用程序所需的內容），然後用編譯腳本將其整合：

• Dockerfile.build 文件:

  FROM golang:1.14-alpine
  RUN apk --no-cache add git ca-certificates
  WORKDIR /go/src/github.com/go/lixl.cn/helloworld/
  COPY app.go .
  RUN go get -d -v github.com/go-sql-driver/mysql \
      && CGO_ENABLED=0 GOOS=linux go build -a -installsuffix cgo -o app . 
  

• Dockerfile2 文件：

  FROM alpine:latest
  RUN apk --no-cache add ca-certificates
  WORKDIR /root/
  COPY app .
  CMD ["./app"]
  

• build.sh 文件:

  #!/bin/sh
  echo Building go/helloworld:build
  
  docker build -t go/helloworld:build . -f Dockerfile.build
  docker create --name extract go/helloworld:build
  docker cp extract:/go/src/github.com/go/lixl.cn/helloworld/app ./app
  docker rm -f extract
  
  echo Building go/helloworld:2
  docker build --no-cache -t go/helloworld:2 . -f Dockerfile2
  rm ./app
  

構建鏡像：chmod u+x build.sh && sh ./build.sh

這種方式生成的鏡像會很小，不過過程比較複雜，而且生成的多個鏡像都會佔用系統空間。

四、多階段構建方式

爲了解決這些問題，自 Docker v17.05 開始支持多階段構建。每一條 FROM 指令都是一個構建階段，多條 FROM 就是多階段構建，雖然最後生成的鏡像只能是最後一個階段的結果，但是，能夠將前置階段中的文件拷貝到後邊的階段中，這就是多階段構建的最大意義。示例如下：

FROM golang:1.14-alpine as builder
RUN apk --no-cache add git
WORKDIR /go/src/github.com/go/lixl.cn/helloworld/
RUN go get -d -v github.com/go-sql-driver/mysql
COPY app.go .
RUN CGO_ENABLED=0 GOOS=linux go build -a -installsuffix cgo -o app .

FROM alpine:latest as prod
RUN apk --no-cache add ca-certificates
WORKDIR /root/
COPY --from=0 /go/src/github.com/go/lixl.cn/helloworld/app .
CMD ["./app"]

第二FROM條指令以alpine:latest爲基礎開始新的構建階段。COPY --from=0 行僅將先前階段中構建的工件複製到新階段（第一個FROM條指令的起始編號爲 0），Go SDK 和任何中間工件都不會保存在最終鏡像中。

接下來，使用 docker build -t go/helloworld:3 . 構建鏡像，然後對比三種方式生成的鏡像大小。

docker images
REPOSITORY             TAG           IMAGE ID            CREATED             SIZE
go/helloworld          3             5fb7cd98ef33        2 minutes ago       8.22MB
go/helloworld          2             7c30b66f73f9        2 minutes ago       8.22MB
go/helloworld          1             28fb4443a052        2 hours ago         401MB

可以看出，單 Dockerfile 方式構建的鏡像非常大。後兩種方式構建的鏡像大小一致，但多階段構建大大降低了複雜性。

使用多階段構建：

• 可以在 Dockerfile 中使用多個 FROM 語句，每個 FROM 指令可以使用不同的基礎鏡像。

• 每個 FORM 都會開始新的構建階段，可以有選擇地將工件從一個階段複製到另一個階段。

• 通過在 FROM 指令中添加 AS name 來可以命名階段，然後使用 COPY --from=name 而非數字來引用。

• 可以指定目標階段來構建鏡像（使用 --target name 指令），而不是必須構建整個 Dockerfile。

• 可以直接引用外部的鏡像，如：COPY --from=nginx:latest /etc/nginx/nginx.conf /nginx.conf。

• 可以在使用 FROM 指令時引用前一個階段，從上一個階段結束。例如：

  FROM alpine:latest as builder
  RUN apk --no-cache add build-base
  
  FROM builder as build1
  COPY source1.cpp source.cpp
  RUN g++ -o /binary source.cpp
  
  FROM builder as build2
  COPY source2.cpp source.cpp
  RUN g++ -o /binary source.cpp
  

更詳細的介紹，可以參考：https://docs.docker.com/develop/develop-images/multistage-build/

相關文章

• 上一篇：Docker必知必會系列（五）：Docker 數據持久化存儲與性能調優
• 下一篇：Docker必知必會系列（七）：Docker Compose 入門實踐