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什么时候使用Dockerfiles（什么时候不使用……）
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在这篇文章中，我们将讨论一些使用 Dockerfile 的最佳实践，探索一些注意事项，并使用 Dockerfile 和云原生 Buildpacks 构建应用。你将了解每种工具最擅长的工作是什么，以及如何决定何时使用它们。 Dockerfiles 是什么？Dockerfile 是一个包含命令的文本文件，Docker 将执行这些命令来构建一个容器镜像。Dockerfiles 总是以一个 FROM 指令开始，指定从基本镜像开始。后续命令构建并修改该基本镜像。 让我们通过使用 Dockerfile 构建一个小的“hello world”，一个文件的 Go 应用程序来更好地了解 Dockerfile。你不需要安装 Go 以跟随教程，Docker 会照顾依赖。 代码语言：javascript复制package main import ( "fmt" "net/http" ) func main() { http.HandleFunc("/", sayHello) http.ListenAndServe(":8080", nil) } func sayHello(w http.ResponseWriter, r *http.Request) { fmt.Fprintf(w, "Hello, World!") }现在，让我们创建一个简单的 Dockerfile。 代码语言：javascript复制FROM golang:1.16.5 WORKDIR /app COPY main.go . RUN go build main.go CMD ./main为了让我们的容器运行起来，我们需要通过从 docker.com 安装 Docker CLI 来设置 Docker。然后，运行以下命令来构建应用程序。 代码语言：javascript复制docker build -t hello . 我们新构建的镜像的大小是 868.3 MB 代码语言：javascript复制REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE hello latest 005c27e8cd40 7 minutes ago 868.3MB现在我们可以使用以下命令运行镜像： 代码语言：javascript复制docker run -it hello这是一个很好的开始，但是镜像没有得到优化。 编写更好的 Dockerfile我们开始使用 golang:1.16.5 作为我们的 Go 应用程序的基本镜像。但我们实际上可以从以下两个镜像中选择： 代码语言：javascript复制1.16.5 862MB 1.16.5-alpine 302MBgolang:1.16.5-alpine 指定 Go 基准镜像的 Alpine 版本。Alpine 是一个专门为容器设计的微型 Linux 发行版。所以 Docker、Go 和 Alpine 是天生一对！ 我们也可以在 Dockerfile 中添加一个 FROM scratch 行，它告诉 Docker 以一个全新的、完全空的容器镜像（这被称为 scratch 容器）重新开始，并将编译后的程序复制到其中。这是我们稍后将继续运行的容器镜像。 使用 scratch 镜像也节省了大量空间，因为我们实际上不需要 Go 工具或其他工具来运行编译后的程序。使用一个容器用于构建，另一个容器用于最终镜像，这称为多阶段构建。 我们更好的 Dockerfile 看起来像这样 代码语言：javascript复制FROM golang:1.14-alpine AS build COPY main.go . RUN CGO_ENABLED=0 go build -o /bin/demo FROM scratch COPY --from=build /bin/demo /bin/demo ENTRYPOINT ["/bin/demo"]当我们再次运行 docker 构建后，我们的镜像将会变小，新构建的镜像的大小大约为 8MB。 利用构建缓存因为镜像是在构建过程的最后阶段构建的，所以你可以通过利用构建缓存[1]来最小化镜像层。 如果构建包含多个层，则可以将其从更改频率较低的层排序为更改频率较高的层，这确保了构建缓存是可重用的。 遵循以下步骤： 安装构建应用程序所需的工具安装和更新依赖项。生成的应用程序。多阶段构建[2]允许你大幅减少最终镜像的大小，而不必费劲地减少中间层和文件的数量。下面是 Dockerfile 的示例。 代码语言：javascript复制FROM golang:1.16-alpine AS build # Install tools required for project # Run `docker build --no-cache .` to update dependencies RUN apk add --no-cache git RUN go get github.com/golang/dep/cmd/dep # List project dependencies with Gopkg.toml and Gopkg.lock # These layers are only re-built when Gopkg files are updated COPY Gopkg.lock Gopkg.toml /go/src/demo/ WORKDIR /go/src/demo/ # Install library dependencies RUN dep ensure -vendor-only # Copy the entire project and build it # This layer is rebuilt when a file changes in the project directory COPY . /go/src/demo/ RUN go build -o /bin/demo # This results in a single layer image FROM scratch COPY --from=build /bin/demo /bin/demo ENTRYPOINT ["/bin/demo"] CMD ["--help"]然而，Dockerfile 缓存是脆弱的，你必须小心如何编写 Dockerfile。如果，你不需要写呢？ 让我们用 Buildpacks构建包（buildpack）是将源代码转换为可运行的容器镜像的程序。通常，构建包封装了单一语言生态系统工具链。有针对 Ruby、Go、Node.js、Java、Python 等的构建包。 用构建包构建我们的 Go 应用要设置构建包，请遵循Pack CLI 安装说明[3]。让我们使用下面的命令来构建应用程序 代码语言：javascript复制pack build hello --builder=paketobuildpacks/builder:tiny该镜像的大小大约为 30 MB。 pack 使用构建包来帮助你轻松创建可以在任何地方运行的 OCI 镜像。 代码语言：javascript复制===> DETECTING 4 of 6 buildpacks participating google.go.runtime 0.9.1 google.go.gopath 0.9.0 google.go.build 0.9.0 google.utils.label 0.0.1 ===> ANALYZING Previous image with name "go-app" not found ===> RESTORING ===> BUILDING === Go - Runtime ([email protected]) ===构建包运行以下一组进程来构建应用程序的镜像。 CLI 检测项目的主要语言。例如，如果你的源代码目录有一个 Gemfile，构建包就会把它识别为 Ruby 项目；pom.xml 文件将其标识为 Java 项目，等等。然后执行环境分析之前的构建，以确定是否有任何步骤可以在后续构建中重用。构建包运行构建，下载所有依赖项并准备应用程序在生产环境中运行。最后，它将构建的结果导出为 Docker 镜像除了构建镜像，pack 还让你为容器镜像生成一个材料清单。软件物料清单（Software Bill-of-Materials，BOM）提供了必要的信息，以了解容器中是什么以及它是如何构造的。 让我们为使用构建包构建的镜像运行下面的程序。 代码语言：javascript复制pack inspect-image your-image-name --bom对我们的示例 Go 应用程序镜像运行它会得到以下结果。 代码语言：javascript复制{ "remote": null, "local": [ { "name": "go", "metadata": { "version": "1.17.1" }, "buildpacks": { "id": "google.go.runtime", "version": "0.9.1" } } ] }云原生 Buildpacks 提供了两种形式的材料清单。 构建包可以填充关于它们所提供的依赖项的材料清单信息。用于构建应用程序的构建包列表。可复制的构建构建包为容器镜像创建“可复制的构建（reproducible builds）”。以可复制的方式创建镜像。可复制构建意味着无论何时运行： 代码语言：javascript复制pack build hello --builder=paketobuildpacks/builder:tiny它将产生完全相同的镜像 ID（也称为 sha / digest），假设你有： 同样的源代码相同的构建器镜像底层的构建包/语言支持可复制的构建（例如，go 二进制文件在默认情况下是可复制的）让我们为最近构建的容器演示一下  同一个 Go 应用的两个镜像使用相同的构建器镜像和构建包有相同的哈希值。 我们为什么需要它？ 镜像 sha 考虑镜像层的内容，包括元数据，例如镜像生成的日期。可复制构建可以作为信任链的一部分；源代码可以被签名，确定性编译可以证明二进制文件是从可信的源代码编译的。 现在，尝试将新镜像部署到你最喜欢的云上，这里有一些文档[4]可以帮助你！ 适合每项工作的工具到目前为止，我们已经讨论了云原生 Buildpacks、Dockerfiles 以及使用它们构建的应用程序。对于 Dockerfiles 来说，它们的灵活性使它们熠熠发光。你构建的镜像只受限于你编写 Dockerfile 脚本的能力；你可以安装系统包，允许或限制根访问，从头开始，增加一个现有的镜像，使用任何一个 Docker 的认证镜像，天空是唯一限制！然而，真正的挑战在于同样的灵活性。你的 Dockerfile 将成为你必须维护的另一段代码。随着时间的推移，操作系统或运行时配置可能需要补丁或更新。标准化、维护和构建镜像的自动化完全取决于你。 云原生 Buildpacks 解决了 Dockerfiles 操作上的复杂性，并提供了大规模创建和维护镜像所需的结构，提供了简单的用户体验。从选择和维护基本镜像到为其余层提供内容，提供与镜像大小和分层、缓存和安全性相关的优化，以及特定于给定编程语言的标准和优化，Buildpacks 可以完成所有这些工作。生成的应用程序镜像通过元数据进行了丰富，使其易于检查，你还可以获得详细的软件材料清单（Software Bill of Materials，SBOM），包括运行时版本、应用程序依赖关系和其他细节。 虽然 buildpack 为大多数用例提供了解决方案，但在某些情况下，你可能需要更大的灵活性，例如，如果你正在使用当前的 Buildpacks 生态系统不支持的语言构建应用程序，那么在这种情况下，你可能必须编写自定义的 Buildpacks。在 Buildpacks 不能处理某些需求的情况下，你可能必须创建一个一次性的 Dockerfile。 现在，轮到你探索这些工具并找出最适合你需要的工具了！ 鸣谢Javier Romero 和 Joe Kutner。 参考资料[1] 利用构建缓存: https://docs.docker.com/develop/develop-images/dockerfile_best-practices/#leverage-build-cache [2] 多阶段构建: https://docs.docker.com/develop/develop-images/multistage-build/ [3] Pack CLI 安装说明: https://github.com/buildpacks/pack#getting-started [4] 文档: https://docs.docker.com/language/golang/deploy/ |
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