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极兔一面:Dockerfile如何优化?注意:千万不要只说减少层数

来源:博客园

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(相关资料图)

说在前面

在40岁老架构师 尼恩的读者交流群(50+)中,面试题是一个非常、非常高频的交流话题。

最近,有小伙伴面试极兔时,遇到一个面试题:

如果优化 Dockerfile?

小伙伴没有回答好,只是提到了减少镜像层数。

一般来说,面试的小伙伴,大部分都会说

  1. 使用更小的基础镜像, 比如 alpine.
  2. 减少镜像层数, 比如 使用 &&符号将命令链接起来。
  3. 给基础镜像打上 安全补丁

但这些,其实都是单点的优化。优化 Dockerfile 的核心是 合理分层、构建一个精良的基础镜像

这里尼恩给大家做一下系统化、体系化的梳理,使得大家可以充分展示一下大家雄厚的 “技术肌肉”,让面试官爱到 “不能自已、口水直流”

也一并把这个题目以及参考答案,收入咱们的 《尼恩Java面试宝典》V46版本,供后面的小伙伴参考,提升大家的 3高 架构、设计、开发水平。

注:本文以 PDF 持续更新,最新尼恩 架构笔记、面试题 的PDF文件,请从这里获取:码云

为什么要优化镜像

首先,回到起点。为啥要优化 镜像?优化镜像的好处是:

  • 一个小镜像有什么好处: 分发更快,存储更少,加载更快。
  • 镜像臃肿带来了什么问题: 存储过多,分发更慢且浪费带宽更多。

镜像的构成

其次,来看看镜像的构成。从两个维度来看:

  • 俯瞰镜像: 就是一个删减版的操作系统。
  • 侧看镜像: 由一层层的 layer堆叠而成

那么问题来了

应该如何优化镜像?

举个例子 docker build

  • Dockerfile v1
# v1FROM nginx:1.15-alpineRUN echo "hello"RUN echo "demo best practise"ENTRYPOINT [ "/bin/sh" ]
  • Dockerfile v2
# v2FROM nginx:1.15-alpineRUN echo "hello"RUN echo "demo best practise"ENTRYPOINT [ "/bin/sh" ]

1st build

全新构建

# docker build -t demo:0.0.1 .                          Sending build context to Docker daemon  2.048kBStep 1/4 : FROM nginx:1.15-alpine ---> 9a2868cac230Step 2/4 : RUN echo "hello" ---> Running in d301b4b3ed55helloRemoving intermediate container d301b4b3ed55 ---> 6dd2a7773bbcStep 3/4 : RUN echo "demo best practise" ---> Running in e3084037668edemo best practiseRemoving intermediate container e3084037668e ---> 4588ecf9837aStep 4/4 : ENTRYPOINT [ "/bin/sh" ] ---> Running in d63f460347ffRemoving intermediate container d63f460347ff ---> 77b52d828f21Successfully built 77b52d828f21Successfully tagged demo:0.0.1

2nd build

Dockerfile 与 1st build完全一致, 命令仅修改 build tag , 从 0.0.10.0.2

# docker build -t demo:0.0.2 .Sending build context to Docker daemon  4.096kBStep 1/4 : FROM nginx:1.15-alpine ---> 9a2868cac230Step 2/4 : RUN echo "hello" ---> Using cache ---> 6dd2a7773bbcStep 3/4 : RUN echo "demo best practise" ---> Using cache ---> 4588ecf9837aStep 4/4 : ENTRYPOINT [ "/bin/sh" ] ---> Using cache ---> 77b52d828f21Successfully built 77b52d828f21Successfully tagged demo:0.0.2

可以看到,

  1. 每层 layer 都使用 cache (---> Using cache) ,并未重新构建。
  2. 我们可以通过 docker image ls |grep demo看到, demo:0.0.1demo:0.0.2的 layer hash 是相同。

所以从根本上来说, 这两个镜像就是同一个镜像,虽然都是 build 出来的。

3rd build

这次, 我们将Dockerfile 02的 第三层 RUN echo "demo best practise"变更为 RUN echo "demo best practise 02"

docker build -t demo:0.0.3 .Sending build context to Docker daemon  4.608kBStep 1/4 : FROM nginx:1.15-alpine ---> 9a2868cac230Step 2/4 : RUN echo "hello" ---> Using cache ---> 6dd2a7773bbcStep 3/4 : RUN echo "demo best practise 02" ---> Running in c55f94e217bddemo best practise 02Removing intermediate container c55f94e217bd ---> 46992ea04f49Step 4/4 : ENTRYPOINT [ "/bin/sh" ] ---> Running in f176830cf445Removing intermediate container f176830cf445 ---> 2e2043b7f3cbSuccessfully built 2e2043b7f3cbSuccessfully tagged demo:0.0.3

可以看到 ,

  1. 第二层仍然使用 cache
  2. 但是第三层已经生成了新的 hash 了
  3. 虽然第四层的操作没有变更,但是由于上层的镜像已经变化了,所以第四层本身也发生了变化。

注意: 每层在 build的时候都是依赖于上册 ---> Running in f176830cf445

4th build

第四次构建, 这次使用 --no-cache不使用缓存, 模拟在另一台电脑上进行 build 。

# docker build -t demo:0.0.4 --no-cache .  Sending build context to Docker daemon  5.632kBStep 1/4 : FROM nginx:1.15-alpine ---> 9a2868cac230Step 2/4 : RUN echo "hello" ---> Running in 7ecbed95c4cdhelloRemoving intermediate container 7ecbed95c4cd ---> a1c998781f2eStep 3/4 : RUN echo "demo best practise 02" ---> Running in e90dae9440c2demo best practise 02Removing intermediate container e90dae9440c2 ---> 09bf3b4238b8Step 4/4 : ENTRYPOINT [ "/bin/sh" ] ---> Running in 2ec19670cb14Removing intermediate container 2ec19670cb14 ---> 9a552fa08f73Successfully built 9a552fa08f73Successfully tagged demo:0.0.4

可以看到,

  1. 虽然和 3rd build使用的 Dockerfile相同, 但由于没有缓存,每一层都是重新 build 的。
  2. 虽然 demo:0.0.3demo:0.0.4在功能上是一致的。但是 他们的 layer 不同, 从根本上来说,他们是不同的镜像。

结论

1. 合理分层、构建一个精良的基础镜像

  1. 一个相对固定的 build环境

  2. 善用 cache

  3. 构建 自己的基础镜像:其中就包括了

    a. 安全补丁b. 权限限制c. 基础库依赖安装d. 等...

2. 精简为美:一屋不扫何以扫天下

  1. 使用 .dockerignore保持 context干净
  2. 容器镜像环境清理a. 缓存清理b. multi stage build

尼恩提示:以上答案,所包含的技术细节比较多,具体请参见《尼恩Java面试宝典》最新版。

参考文献

  • docker storage driver: https://docs.docker.com/storage/storagedriver/
  • dockerfile best practices: https://docs.docker.com/develop/develop-images/dockerfile_best-practices/
  • multi-stage: https://docs.docker.com/develop/develop-images/multistage-build/

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