使用Docker多阶段构建来减小镜像大小的方法

本文讲述了如何通过 docker 的多阶段构建功能来大幅度减小镜像大小，适用于需要在 dockerfile 中构建程式（如 javac），且需要另外安装编译工具链的镜像。（如 java）

先来学习单词（本文全部采用中文词汇，如需查询外文文档可对照该词汇表。理论上个人不赞成翻译术语）：

• multi-stage 多阶段
• build 构建
• image 镜像
• stage 阶段

再来看一下效果： 原 110m+，现 92m。

对比一下 dockerfile

优化前 dockerfile：

from openjdk:8u171-jdk-alpine3.8

add . /app
workdir /app

run apk add maven \
  && mvn clean package \
  && apk del maven \
  && mv target/final.jar / \
  && cd / \
  && rm -rf /app \
  && rm -rf /root/.m2

entrypoint java -jar /final.jar

优化后 dockerfile：

from openjdk:8u171-jdk-alpine3.8 as builder

add . /app
workdir /app

run apk add maven \
  && mvn clean package \
  && apk del maven \
  && mv target/final.jar /

from openjdk:8u181-jre-alpine3.8 as environment
workdir /
copy --from=builder /final.jar .
entrypoint java -jar /final.jar

很明显，优化后的 dockerfile 新增了 from as 这个命令，并出现了两个 from。这就是多阶段构建。

了解一下多阶段构建

多阶段构建是 docker 17.05 的新增功能，它可以在一个 dockerfile 中使用多个 from 语句，以创建多个 stages（阶段）。每个阶段间独立（来源请求），可以通过 copy --from 来获取其它阶段的文件。我们来打个比方，把最终镜像比作一盘菜（炒青椒）。把原料青椒炒完后上桌。

# 对比清单
镜像 -> 一盘菜
第一个阶段 -> 炒
第二个阶段 -> 上桌

两个阶段的目标是做好（生成）最终的菜（镜像）。我们要做的是将第一个阶段「炒」出来的食物进行「上桌」。我们的目标是 做出菜，且 菜盘子（盛菜和中间产物）最轻。

可视化流程如下：

# 做菜流程
... 省略原料
原料 -> [第一个阶段——炒] # 此时盘子里有炒的工具、炒的结果和中间产物
# 这时候开启第二个阶段，只保留炒的结果，而不再需要其它。
-> 炒的结果 -> [开始上桌，只保留结果] # 把炒出来的青椒拿来（copy --from），其它不要
-> 最终是一盘菜。

现在应该大致理解多阶段构建的流程了吧。我们把话筒交给 java，看看在 dockerfile 中使用编译工具构建一个 jar，并只保留构建完的 jar 和运行时交给 image，其它则扔掉应该怎么做：

# 第一阶段——编译（炒）
from openjdk:8u171-jdk-alpine3.8 as builder # 自带编译工具

add . /app
workdir /app

run ... 省略编译和清理工作...

# 现在，jar 已经出炉。jdk 不再需要，所以不能留在镜像中。
# 所以我们开启第二阶段——运行（上桌），并扔掉第一阶段的所有文件（包括编译工具）
from openjdk:8u181-jre-alpine3.8 as environment # 只带运行时

# 目前，编译工具等上一阶段的东西已经被我们抛下。目前的镜像中只有运行时，我们需要把上一阶段（炒）的结果拿来，其它不要。
copy --from=0 /final.jar .

# 好了，现在镜像只有必要的运行时和 jar 了。
entrypoint java -jar /final.jar

如上就是多阶段构建的介绍。

使用多阶段构建

多阶段构建的核心命令是 from。form 对于身经百战的你来说已经不用多讲了。在多阶段构建中，每次 from 都会开启一个新的 stage（阶段），可以看作一个新的 image（不够准确、来源请求），与其它阶段隔离（甚至包括环境变量）。只有最后的 from 才会被纳入 image 中。

我们来做一个最 simple 的多阶段构建例子：

# stage 1
from alpine:3.8
workdir /demo
run echo "hello, stage 1" > /demo/hi-1.txt

# stage 2
from alpine:3.8
workdir /demo
run echo "hello, stage 2" > /demo/hi-2.txt

可以自己构建一下这个 dockerfile，然后 docker save <tag> > docker.tar 看看其中的内容。不出意外应该只有 /demo/hi-2.txt 和 alpine。

在这个 dockerfile 中，我们创建了两个阶段。第一个阶段创建 hi-1.txt，第二个阶段创建 hi-2.txt，且第二个阶段会被加入最终 image，其它不会。

复制文件——阶段间的桥梁

如果阶段间完全隔离，那么多阶段就没有意义——上一个阶段的结果会被完全抛弃，并进入全新的下一阶段。

我们可以通过 copy 命令来获取其它阶段的文件。在多阶段中使用 copy 和普通应用完全一致，仅需要添加 –form ` 即可。那么，我们修正上一个例子，使最终镜像包含两个阶段的产物：

# stage 1
from alpine:3.8
workdir /demo
run echo "hello, stage 1" > /demo/hi-1.txt

# stage 2
from alpine:3.8
workdir /demo
copy --from=0 /demo/hi-1.txt /demo
run echo "hello, stage 2" > /demo/hi-2.txt

重新构建并保存（save），你会发现多了一层 layer，其中包含 hi-1.txt。

阶段命名——快速识别

对于只有七秒记忆的我们来说，每次使用 stage index 并不是一件很妙的事情。这时候，可以通过阶段命名的方式给它们赋予名字，以方便识别。

为阶段添加名字很简单，只需要在 from 后加上 as <name> 即可。

现在，我们更新 dockerfile，给予阶段名称并使用名称来 copy。

# stage 1, it's name is "build1"
from alpine:3.8 as build1
workdir /demo
run echo "hello, stage 1" > /demo/hi-1.txt

# stage 2, it's name is "build2"
from alpine:3.8 as build2
workdir /demo
# no longer use indexes
copy --from=build1 /demo/hi-1.txt /demo
run echo "hello, stage 2" > /demo/hi-2.txt

重新构建并保存，结果应该同上次相同。

仅构建部分阶段——轻松调试

docker 还为我们提供了一个很方便的调试方式——仅构建部分阶段。它可以使构建停在某个阶段，并不构建后面的阶段。这可以方便我们调试；区分生产、开发和测试。

仍然沿用上次的 dockerfile，但使用 --target <stage> 参数进行构建：

$ docker build --target build1 .

再次 save，你会发现只有 build1 的内容。

总结

这就是多阶段构建的全部用法了。我们再回到开篇的两个 dockerfile 对比，你能发现优化前的镜像胖在哪里了吗？

很显然，它包含了无用的 jdk，jdk 只在编译时起作用，编译完便无用了，只需要 jre 即可。所以，利用多阶段构建可以隔离编译阶段和运行阶段，以达到镜像最优化。

参考文献

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。