Docker多阶段构建实战(multi-stage builds)
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本篇概览
- 在编写 Dockerfile 构建 docker 镜像时，常遇到以下问题：
- RUN 命令会让镜像新增 layer，导致镜像变大，虽然通过 &&连接多个命令能缓解此问题，但如果命令之间用到 docker 指令例如 COPY、WORKDIR 等，依然会导致多个 layer；
- 有些工具在构建过程中会用到，但是最终的镜像是不需要的（例如用 maven 编译构建 java 工程），这要求 Dockerfile 的编写者花更多精力来清理这些工具，清理的过程又可能导致新的 layer；
- 为了解决上述问题，从 17.05 版本开始 Docker 在构建镜像时增加了新特性：多阶段构建(multi-stage builds)，将构建过程分为多个阶段，每个阶段都可以指定一个基础镜像，这样在一个 Dockerfile 就能将多个镜像的特性同时用到，例如：先用 maven 镜像构建 java 工程，再把构建结果和 jre 合成，就做成了一个可以直接运行 java 工程镜像了；
- 官方描述如下图所示，地址是：https://docs.docker.com/develop/develop-images/multistage-build/
- 官方的实例是 golang 的，今天我们以 maven 构建 springboot 工程为例，实战如何使用 multi-stage 特性构建 java 微服务镜像；
环境信息
- 本次实战的环境信息如下：
- 操作系统：Ubuntu 18.04.2 LTS
- Docker：18.06.1-ce
- Java：1.8.0_191
- Maven：3.6.1
实战源码
- 本次实战用到的源码是个普通 springboot 工程，功能是 SpringCloud 中的注册中心 eureka，您可以在 Github 下载，地址和链接如下所示：
- 这个 git 项目中有多个文件夹，本章源码在 springcloudscaledemo 这个文件夹下，如下图红框所示：
- springcloudscaledemo 文件夹内有三个工程，本次实战用到的是 eureka-server，如下图：
准备材料
- 在能正常运行 docker 的电脑上新建一个目录，例如我这里是 ubuntu 系统上**/home/willzhao/temp/201906/02** ，将 maven 工程 eureka-server 复制到这个目录下；
避免每次构建镜像都下载工程所需的 jar 包
- 构建镜像过程中会用 maven 构建 springboot 工程，会下载 springboot 工程依赖的 jar 包，此过程很漫长，如果您多次构建 Dockerfile 镜像，那么每次都要经历这个过程，为了避免每次都下载，请做如下操作：
- 找一个可以运行 maven 的环境，把 eureka-server 工程复制到这个环境上；
- 在 eureka-server 目录下执行命令 mvn clean package -U -DskipTests ，开始构建此工程；
- 构建成功后，进入本地的 maven 缓存目录，通常是用户的 home 目录下的**.m2** 文件夹，里面有个名为 repository 的目录；
- 将整个 repository 目录复制到前面提到的**/home/willzhao/temp/201906/02** 目录下，和 eureka-server 放在同一目录，如下图：
- 这样，在编写 Dockerfile 的时候只要用这个 repository 覆盖镜像中的 maven 缓存，在编译时就不会去 maven 的中央仓库下载 jar 了，会节省很多时间。
编写 Dockerfile
- 在**/home/willzhao/temp/201906/02** 目录下创建文件 Dockerfile，内容如下所示：
# Docker image for multi stage build
# VERSION 0.0.1
# Author: bolingcavalry
### 第一阶段，用maven镜像进行编译
FROM maven:3.6.1 AS compile_stage
####################定义环境变量 start####################
#定义工程名称，也是源文件的文件夹名称
ENV PROJECT_NAME eureka-server
#定义工作目录
ENV WORK_PATH /usr/src/$PROJECT_NAME
####################定义环境变量 start####################
#作者
MAINTAINER BolingCavalry <zq2599@gmail.com>
#将源码复制到当前目录
COPY ./$PROJECT_NAME $WORK_PATH
#如果前面您已经准备好了repository目录，就可以用来替换镜像中的repository目录了，先删除镜像中已有的repository
RUN rm -rf /root/.m2/repository
#将准备好的repository文件夹复制进来，这样相当于镜像环境中已经有了java工程所需的jar，可以避免去maven中央仓库下载
COPY ./repository /root/.m2/repository
#编译构建
RUN cd $WORK_PATH && mvn clean package -U -DskipTests
### 第二阶段，用第一阶段的jar和jre镜像合成一个小体积的镜像
FROM java:8-jre-alpine
####################定义环境变量 start####################
#定义工程名称，也是源文件的文件夹名称
ENV PROJECT_NAME eureka-server
#定义工程版本
ENV PROJECT_VERSION 0.0.1-SNAPSHOT
#定义工作目录
ENV WORK_PATH /usr/src/$PROJECT_NAME
####################定义环境变量 start####################
#安全起见不用root账号，新建用户admin
RUN adduser -Dh /home/admin admin
#工作目录是/app
WORKDIR /app
#从名为compile_stage的stage复制构建结果到工作目录
COPY --from=compile_stage $WORK_PATH/target/${PROJECT_NAME}-${PROJECT_VERSION}.jar .
#启动应用
CMD ["sh", "-c", "java -jar /app/${PROJECT_NAME}-${PROJECT_VERSION}.jar --spring.profiles.active=dev"]
- 上面就是分成了两个阶段构建的 Dockerfile 脚本，请参考每行的注释来理解，有以下几点需要重点关注：
- 一共有两次 FROM 指令出现，而最终的镜像是基于最后一个 FROM 生成的；
- PROJECT_NAME 这个环境变量被定义了两次（ENV PROJECT_NAME），因为前面阶段定义的环境变量在后面的阶段是用不了的；
- COPY --from=compile_stage 这个命令，可以将指定阶段的文件复制到当前阶段来，这一步很关键，第一阶段用 maven 构建出来的 jar 文件，通过该命令复制到后面的阶段来使用了；
- 最后一个 FROM 是 java:8-jre-alpine，这是精简版的 java 运行环境镜像，最终镜像的内容就是 jre 和 maven 的构建结果，而前面的 maven 镜像和最终构建结果无关；
构建镜像
- 在 Dockerfile 所在目录执行以下命令即可构建镜像：
docker build -t bolingcavalry/multi-stage-build:0.0.1-SNAPSHOT .- 输出的部分结果信息如下：
...
Step 13/16 : RUN adduser -Dh /home/admin admin
---> Running in 20421e52c3e6
Removing intermediate container 20421e52c3e6
---> dfb33f654436
Step 14/16 : WORKDIR /app
---> Running in d17f74e9c119
Removing intermediate container d17f74e9c119
---> bbd17f2d0777
Step 15/16 : COPY --from=compile_stage $WORK_PATH/target/${PROJECT_NAME}-${PROJECT_VERSION}.jar .
---> 5d194c2a6b17
Step 16/16 : CMD ["sh", "-c", "java -jar /app/${PROJECT_NAME}-${PROJECT_VERSION}.jar --spring.profiles.active=dev"]
---> Running in 2cb771e5af44
Removing intermediate container 2cb771e5af44
---> b05fc74903ed
Successfully built b05fc74903ed
Successfully tagged bolingcavalry/multi-stage-build:0.0.1-SNAPSHOT
- 查看镜像的体积如下，148 兆，符合预期：
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
bolingcavalry/multi-stage-build 0.0.1-SNAPSHOT b05fc74903ed 2 minutes ago 148MB
maven 3.6.1 740262c47f21 3 days ago 614MB
java 8-jre-alpine fdc893b19a14 2 years ago 108MB
验证镜像是否可用
- 执行以下命令可以用最新的镜像启动一个容器：
docker run -p 8080:8082 bolingcavalry/multi-stage-build:0.0.1-SNAPSHOT- 在前面 Dockerfile 文件的 CMD 命令中指定了 profile 参数为 dev，所以 application-dev.properties 文件会生效，这里面定义的端口号是 8082，所以 docker run 命令中通过-p 参数将容器的 8082 端口映射到宿主机 8080 端口
- 用浏览器访问宿主机的 8080 端口，看服务是否正常，如下图：
- 至此，docker 的多阶段构建实战就完成了，这是个很实用功能，在您构建镜像的过程中如果想用到多个镜像的能力，又不想自己去做相关的集成和清理工作，并且对镜像体积有要求的时候，希望本文能给您一些参考。
- 发表于:
- 本文为 InfoQ 中文站特供稿件
- 首发地址：https://www.infoq.cn/article/41aeafea1c53a0d3724cfd6a0
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