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六、基于多阶段构建减小镜像体积降低复杂度

本文是《Docker必知必会系列》第六篇，原文发布于个人博客：悟尘记。

上一篇：Docker必知必会系列（五）：Docker 数据持久化存储与性能调优

一、引言

如何减小所构建镜像的体积最非常具有挑战性的事情。Docker 17.05版本以后，新增了Dockerfile多阶段构建。所谓多阶段构建，实际上是允许一个Dockerfile 中出现多个 FROM 指令。

二、单 Dockerfile 构建镜像

如果将所有的构建过程都包含在一个 Dockerfile 中，包括项目及其依赖库的编译、测试、打包等流程，这样会带来的一些问题：

  • 镜像层次多，镜像体积较大，部署时间变长
  • 源代码存在泄露的风险

下面是一个简单示例：

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"]

构建镜像：docker build -t go/helloworld:1 -f Dockerfile1 .

三、Builder 模式构建

为了解决上面提到的问题，可以采用 Builder 模式：创建两个 Dockerfile，一个用于开发（包含构建应用程序所需的一切），另一个用于生产（仅包含您的应用程序以及运行该应用程序所需的内容），然后用编译脚本将其整合：

  • 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

构建镜像：chmod u+x build.sh && sh ./build.sh

这种方式生成的镜像会很小，不过过程比较复杂，而且生成的多个镜像都会占用系统空间。

四、多阶段构建方式

为了解决这些问题，自 Docker v17.05 开始支持多阶段构建。每一条 FROM 指令都是一个构建阶段，多条 FROM 就是多阶段构建，虽然最后生成的镜像只能是最后一个阶段的结果，但是，能够将前置阶段中的文件拷贝到后边的阶段中，这就是多阶段构建的最大意义。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条指令以alpine:latest为基础开始新的构建阶段。COPY --from=0 行仅将先前阶段中构建的工件复制到新阶段（第一个FROM条指令的起始编号为 0），Go SDK 和任何中间工件都不会保存在最终镜像中。

接下来，使用 docker build -t go/helloworld:3 . 构建镜像，然后对比三种方式生成的镜像大小。

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，单 Dockerfile 方式构建的镜像非常大。后两种方式构建的镜像大小一致，但多阶段构建大大降低了复杂性。

使用多阶段构建：

  • 可以在 Dockerfile 中使用多个 FROM 语句，每个 FROM 指令可以使用不同的基础镜像。

  • 每个 FORM 都会开始新的构建阶段，可以有选择地将工件从一个阶段复制到另一个阶段。

  • 通过在 FROM 指令中添加 AS name 来可以命名阶段，然后使用 COPY --from=name 而非数字来引用。

  • 可以指定目标阶段来构建镜像（使用 --target name 指令），而不是必须构建整个 Dockerfile。

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

  • 可以在使用 FROM 指令时引用前一个阶段，从上一个阶段结束。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

更详细的介绍，可以参考：https://docs.docker.com/develop/develop-images/multistage-build/

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