51工具盒子本周 Docker 就发布 10 周年了，为了庆祝这个里程碑，我将会发布一系列文章，涉及 Docker，CI/CD, 容器等各个方面。
"
Docker 可谓是开启了容器化技术的新时代，现在无论大中小公司基本上都对容器化技术有不同程度的尝试，或是已经进行了大量容器化的改造。伴随着 Kubernetes 和 Cloud Native 等技术和理念的普及，也大大增加了业务容器化需求。而这一切的推进，不可避免的技术之一便是构建容器镜像。 "
Docker 镜像是什么
在真正实践之前，我们需要先搞明白几个问题：
- Docker 镜像是什么
- Docker 镜像的作用
- 容器和镜像的区别及联系
Docker 镜像是什么
这里，我们以一个 Debian 系统的镜像为例。通过 docker run --it debian 可以启动一个 debian 的容器，终端会有如下输出：
/ # docker run -it debian
Unable to find image 'debian:latest' locally
latest: Pulling from library/debian
c5e155d5a1d1: Pull complete
Digest: sha256:f81bf5a8b57d6aa1824e4edb9aea6bd5ef6240bcc7d86f303f197a2eb77c430f
Status: Downloaded newer image for debian:latest
root@860f21595fb6:/# cat /etc/os-release
PRETTY_NAME="Debian GNU/Linux 11 (bullseye)"
NAME="Debian GNU/Linux"
VERSION_ID="11"
VERSION="11 (bullseye)"
VERSION_CODENAME=bullseye
ID=debian
HOME_URL="https://www.debian.org/"
SUPPORT_URL="https://www.debian.org/support"
BUG_REPORT_URL="https://bugs.debian.org/"
看终端的日志，Docker CLI 首先会查找本地是否有 debian 的镜像，如果没有则从镜像仓库（若不指定，默认是 DockerHub）进行 pull； 将镜像 pull 到本地后，再以此镜像来启动容器。
我们可以先退出此容器，来看看 Docker 镜像到底是什么。用 docker image ls 来查看已下载好的镜像：
(MoeLove) ➜ docker image ls debian
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
debian latest 72b624312240 2 weeks ago 124MB
用 docker image save 命令将镜像保存成一个 tar 文件：
(MoeLove) ➜ mkdir debian-image
(MoeLove) ➜ docker image save -o debian-image/debian.tar debian
(MoeLove) ➜ ls debian-image/
debian.tar
将镜像文件进行解压：
(MoeLove) ➜ tar -C debian-image/ -xf debian-image/debian.tar
(MoeLove) ➜ tree -I debian.tar debian-image/
debian-image/
├── 72b6243122405be2c5c5e7e20d410f4c8fe301e1ce84cc60ea591b63167750e6.json
├── 7a66e59f40fd03d0e7bfaebe419af6a2c409ef8f513d037e3b1ebb8cbc803ec2
│ ├── VERSION
│ ├── json
│ └── layer.tar
├── manifest.json
└── repositories
1 directory, 6 files
可以看到将镜像文件解压后，包含的内容主要是一些配置文件和 tar 包。
接下来我们来具体看看其中的内容，并通过这些内容来理解镜像的组成。
manifest.json
(MoeLove) ➜ cd debian-image/
(MoeLove) ➜ cat manifest.json | jq
[
{
"Config": "72b6243122405be2c5c5e7e20d410f4c8fe301e1ce84cc60ea591b63167750e6.json",
"RepoTags": [
"debian:latest"
],
"Layers": [
"7a66e59f40fd03d0e7bfaebe419af6a2c409ef8f513d037e3b1ebb8cbc803ec2/layer.tar"
]
}
]
注意：在实际存储时，是不包含换行的，这里为了便于展示所以使用了 jq 工具进行格式化。
manifest.json 包含了镜像的顶层配置，它是一系列配置按顺序组织而成的；以现在我们的 debian 镜像为例，它至包含了一组配置，这组配置中包含了 3 个主要的信息，我们由简到繁进行说明。
RepoTags
RepoTags 表示镜像的名称和 tag ，这里简要的对此进行说明：RepoTags 其实分为两部分：
Repo: Docker 镜像可以存储在本地或者远端镜像仓库内，Repo 其实就是镜像的名称。 Docker 默认提供了大量的官方镜像存储在 Docker Hub 上，对于我们现在在用的这个 Docker 官方的 debian 镜像而言，完整的存储形式其实是docker.io/library/debian，只不过 docker 自动帮我们省略掉了前缀。Tag: 我们可以通过repo:tag的方式来引用一个镜像，默认情况下，如果没有指定 tag （像我们上面操作的那样），则会 pull 下来最新的镜像（即：latest）
Config
Config 字段包含的内容是镜像的全局配置。我们来看看具体内容：
(MoeLove) ➜ cat 72b6243122405be2c5c5e7e20d410f4c8fe301e1ce84cc60ea591b63167750e6.json | jq
{
"architecture": "amd64",
"config": {
"Hostname": "",
"Domainname": "",
"User": "",
"AttachStdin": false,
"AttachStdout": false,
"AttachStderr": false,
"Tty": false,
"OpenStdin": false,
"StdinOnce": false,
"Env": [
"PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin"
],
"Cmd": [
"bash"
],
"Image": "sha256:f8f185aa88c5b07710b327c1c8fd02c8d264bdcce11877d337b9d5c739015cea",
"Volumes": null,
"WorkingDir": "",
"Entrypoint": null,
"OnBuild": null,
"Labels": null
},
"container": "f41eadbc246cbece89086679da07f3b0d1508234aab4932acab7cbdc8ae63a9c",
"container_config": {
"Hostname": "f41eadbc246c",
"Domainname": "",
"User": "",
"AttachStdin": false,
"AttachStdout": false,
"AttachStderr": false,
"Tty": false,
"OpenStdin": false,
"StdinOnce": false,
"Env": [
"PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin"
],
"Cmd": [
"/bin/sh",
"-c",
"#(nop) ",
"CMD [\"bash\"]"
],
"Image": "sha256:f8f185aa88c5b07710b327c1c8fd02c8d264bdcce11877d337b9d5c739015cea",
"Volumes": null,
"WorkingDir": "",
"Entrypoint": null,
"OnBuild": null,
"Labels": {}
},
"created": "2023-03-01T04:09:46.527045822Z",
"docker_version": "20.10.23",
"history": [
{
"created": "2023-03-01T04:09:45.982020208Z",
"created_by": "/bin/sh -c #(nop) ADD file:513c5d5e501279c21a05c1d8b66e5f0b02ee4b27f0b928706d92fd9ce11c1be6 in / "
},
{
"created": "2023-03-01T04:09:46.527045822Z",
"created_by": "/bin/sh -c #(nop) CMD [\"bash\"]",
"empty_layer": true
}
],
"os": "linux",
"rootfs": {
"type": "layers",
"diff_ids": [
"sha256:cf2e8433dbf248a87d49abe6aa4368bb100969be2267db02015aa9c38d7225ed"
]
}
}
以上是配置文件的全部内容。其含义如下：
architecture和os: 表示架构及系统不再展开；docker_version: 构建镜像时所用 docker 的版本；created：镜像构建完成的时间；history: 镜像构建的历史记录，后面内容中再详细介绍；rootfs: 镜像的根文件系统;
重点介绍下 rootfs：我们知道 rootfs 其实是指 / 下一系列文件目录的组织结构；虽然 Docker 容器与我们的主机（或者称之为宿主机）共享同一个 Linux 内核，但它也有自己完整的 rootfs;
如果我们使用 debian:latest 启动一个容器则可以看到如下内容：
/# tree -L 1 /
/
|-- bin
|-- boot
|-- dev
|-- etc
|-- home
|-- lib
|-- lib64
|-- media
|-- mnt
|-- opt
|-- proc
|-- root
|-- run
|-- sbin
|-- srv
|-- sys
|-- tmp
|-- usr
`-- var
19 directories, 0 files
可以看到与我们正常 Linux 系统的 / 下目录相同。
回到这个例子当中，我们来看看这段配置的具体含义。由于一开始在 manifest.json 中已经定义了 layer 的内容，我们来看看该 layer 的 sha256sum 值：
(MoeLove) ➜ ls 7a66e59f40fd03d0e7bfaebe419af6a2c409ef8f513d037e3b1ebb8cbc803ec2
VERSION json layer.tar
(MoeLove) ➜ sha256sum 7a66e59f40fd03d0e7bfaebe419af6a2c409ef8f513d037e3b1ebb8cbc803ec2/layer.tar
cf2e8433dbf248a87d49abe6aa4368bb100969be2267db02015aa9c38d7225ed 7a66e59f40fd03d0e7bfaebe419af6a2c409ef8f513d037e3b1ebb8cbc803ec2/layer.tar
可以看到与 Config 字段配置文件中相符，表示 7a66e59f40fd03d0e7bfaebe419af6a2c409ef8f513d037e3b1ebb8cbc803ec2/layer.tar 便是 debian 镜像的 rootfs 我们将它进行解压，看看它的内容。
(MoeLove) ➜ mkdir 7a66e59f40fd03d0e7bfaebe419af6a2c409ef8f513d037e3b1ebb8cbc803ec2/layer
(MoeLove) ➜ tar -C 7a66e59f40fd03d0e7bfaebe419af6a2c409ef8f513d037e3b1ebb8cbc803ec2/layer -xf 7a66e59f40fd03d0e7bfaebe419af6a2c409ef8f513d037e3b1ebb8cbc803ec2/layer.tar
(MoeLove) ➜ ls 7a66e59f40fd03d0e7bfaebe419af6a2c409ef8f513d037e3b1ebb8cbc803ec2/layer
bin boot dev etc home lib lib64 media mnt opt proc root run sbin srv sys tmp usr var
可以看到它的内容确实是 rootfs 应该有的内容。同时，上面操作中也包含了一个知识点：
Docker 镜像相关的配置中，所用的 id 或者文件名/目录名大多是采用 sha256sum 计算得出的
关于配置的部分我们先谈这些，我们继续看配置中尚未解释的 Layers 。
Layers
其实根据前面的介绍，我们已经大致看到，Docker 镜像是分层的模式，将一系列层按顺序组织起来加上配置文件等共同构成完整的镜像。这样做的好处主要有：
- 相同内容可以复用, 减轻存储负担；
- 可以比较容易的得到各层所做操作/操作后结果的记录；
- 后续操作不影响前一层的内容；
通过 manifest.json 的内容，和前面对 rootfs 的解释，不难看出此镜像只包含了一层，即 7a66e59f40fd03d0e7bfaebe419af6a2c409ef8f513d037e3b1ebb8cbc803ec2/layer.tar 。
Docker 提供了一个命令可以更加直观的看到构建记录：
(MoeLove) ➜ docker image history debian
IMAGE CREATED CREATED BY SIZE COMMENT
72b624312240 2 weeks ago /bin/sh -c #(nop) CMD ["bash"] 0B
<missing> 2 weeks ago /bin/sh -c #(nop) ADD file:513c5d5e501279c21... 124MB
它的输出相比我们上面配置文件中的内容，多了一列 SIZE，表示该构建步骤所占空间大小。可以看到第二步(输出是逆序的) /bin/sh -c #(nop) CMD ["bash"] 所占空间为 0 。
我们首先分解这些步骤所表示的内容：
/bin/sh -c #(nop) ADD file:caf91edab64f988bc...: 使用ADD命令添加文件;/bin/sh -c #(nop) CMD ["bash"]：使用CMD配置默认执行的程序是bash;
从前面 Config 的配置中，我们也可以看到第二步其实是修改了 Config 的配置，所以占用空间为 0，并没有使镜像变大。
从 Docker Hub 上我们也可以找到此镜像的 Dockerfile 文件 https://github.com/debuerreotype/docker-debian-artifacts/blob/fe5738569aad49a97cf73183a8a6b2732fe57840/bullseye/Dockerfile ，看下具体内容：
FROM scratch
ADD rootfs.tar.xz /
CMD ["bash"]
步骤与我们上面提到的完全符合, 不再进行展开了。
以上便详细解释了 Docker 镜像是什么： 它其实是一组按照规范进行组织的分层文件，各层互不影响，并且每层的操作都将记录在 history 中。
Docker 镜像的作用
从前面的讲述中，我们可以看到镜像中包含了一个完整的 rootfs ，在我们使用 docker run 命令时，便将指定镜像中的各层和配置组织起来共同启动一个新的容器；而在容器中，我们可以随意进行操作（包括读写）。
所以Docker 镜像的主要作用是：
- 为启动容器提供必要的文件；
- 记录了各层的操作和配置等；
容器和镜像的区别及联系
这里可以直接得出一个很直观的结论了。
镜像就是一系列文件和配置的组合，它是静态的，只读的，不可修改的。
而容器是镜像的实例化，它是可操作的，是动态的，可修改的。
Docker 镜像常规管理操作
Docker 由于不断增加新功能，为了方便，在后续版本中便对命令进行了分组。对镜像相关的命令都放到了 docker image 组内：
(MoeLove) ➜ docker image
Usage: docker image COMMAND
Manage images
Commands:
build Build an image from a Dockerfile
history Show the history of an image
import Import the contents from a tarball to create a filesystem image
inspect Display detailed information on one or more images
load Load an image from a tar archive or STDIN
ls List images
prune Remove unused images
pull Download an image from a registry
push Upload an image to a registry
rm Remove one or more images
save Save one or more images to a tar archive (streamed to STDOUT by default)
tag Create a tag TARGET_IMAGE that refers to SOURCE_IMAGE
Run 'docker image COMMAND --help' for more information on a command.
对于我们开始时对镜像进行分析的操作，我们可以直接通过 docker image inspect debian 直接拿到它的配置信息。
pull, push, tag 这三个子命令与和镜像仓库的交互比较相关，可以结合前面 RepoTags 理解。
save 和 load 是将镜像保存到文件系统上及从文件系统中导入 Docker 中。
build 命令会在接下来详细说明，剩余命令都比较简单直观了。
如何构建 Docker 镜像
前面详细讲述了 Docker 镜像是什么，以及简单介绍了常用的 Docker 镜像管理命令。那如何构建一个 Docker 镜像呢？通常情况下，有两种办法可以用于构建镜像（但并不只有这两种办法，后续再写文章来单独讲 flag++）
从容器创建
还是以 debian 镜像为例，使用官方的 debian 镜像，启动一个容器：
(MoeLove) ➜ docker run --rm -it debian
root@642741c96f0c:/# toilet
bash: toilet: command not found
容器启动后，我们输入 toilet 来查看当前是否有 toilet 这个命令。 这是一个能将输入的字符串以更大的文本输出的命令行工具。
看上面的输入，当前的 PATH 中并没有该命令。我们使用 apt 进行安装。
root@642741c96f0c:/# apt-get update -qq && apt-get install toilet -y -qq
debconf: delaying package configuration, since apt-utils is not installed
Selecting previously unselected package libncursesw6:amd64.
(Reading database ... 6661 files and directories currently installed.)
Preparing to unpack .../0-libncursesw6_6.2+20201114-2_amd64.deb ...
Unpacking libncursesw6:amd64 (6.2+20201114-2) ...
Selecting previously unselected package libslang2:amd64.
Preparing to unpack .../1-libslang2_2.3.2-5_amd64.deb ...
Unpacking libslang2:amd64 (2.3.2-5) ...
Selecting previously unselected package libcaca0:amd64.
Preparing to unpack .../2-libcaca0_0.99.beta19-2.2_amd64.deb ...
Unpacking libcaca0:amd64 (0.99.beta19-2.2) ...
Selecting previously unselected package libgpm2:amd64.
Preparing to unpack .../3-libgpm2_1.20.7-8_amd64.deb ...
Unpacking libgpm2:amd64 (1.20.7-8) ...
Selecting previously unselected package toilet-fonts.
Preparing to unpack .../4-toilet-fonts_0.3-1.3_all.deb ...
Unpacking toilet-fonts (0.3-1.3) ...
Selecting previously unselected package toilet.
Preparing to unpack .../5-toilet_0.3-1.3_amd64.deb ...
Unpacking toilet (0.3-1.3) ...
Setting up toilet-fonts (0.3-1.3) ...
Setting up libgpm2:amd64 (1.20.7-8) ...
Setting up libslang2:amd64 (2.3.2-5) ...
Setting up libncursesw6:amd64 (6.2+20201114-2) ...
Setting up libcaca0:amd64 (0.99.beta19-2.2) ...
Setting up toilet (0.3-1.3) ...
update-alternatives: using /usr/bin/figlet-toilet to provide /usr/bin/figlet (figlet) in auto mode
Processing triggers for libc-bin (2.31-13+deb11u5) ...
可以看到，安装已经完成，我们在终端下输入 toilet MoeLove 来查看下效果：
root@642741c96f0c:/# toilet MoeLove
m m m
## ## mmm mmm # mmm m m mmm
# ## # #" "# #" # # #" "# "m m" #" #
# "" # # # #"""" # # # #m# #""""
# # "#m#" "#mm" #mmmmm "#m#" # "#mm"
该命令已经安装完成，并工作良好。现在我们使用当前容器来创建一个包含 toilet 命令的 Docker 镜像。
Docker 提供了一个命令 docker container commit 用于从容器创建一个镜像。
(MoeLove) ➜ docker ps
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
642741c96f0c debian "bash" 2 minutes ago Up 2 minutes exciting_wu
(MoeLove) ➜
(MoeLove) ➜ docker container commit -m "install toilet" 642741c96f0c local/debian:toilet
sha256:214051a092243edfbeb0c6ef8855646aac404425eb81d44c2bce5260b2bc5ce4
(MoeLove) ➜ docker image ls local/debian:toilet
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
local/debian toilet 214051a09224 7 seconds ago 146MB
直接将当前容器的 ID 传递给 docker container commit 作为参数，并提供一个新的镜像名称便可创建一个新的镜像（传递名称是为了方便使用，即使不传递名称也可以创建镜像）
使用新的镜像来启动一个容器进行验证：
(MoeLove) ➜ docker run --rm -it local/debian:toilet
root@9968f2a887f1:/# toilet debian
# # "
mmm# mmm #mmm mmm mmm m mm
#" "# #" # #" "# # " # #" #
# # #"""" # # # m"""# # #
"#m## "#mm" ##m#" mm#mm "mm"# # #
可以看到 toilet 已经存在。从容器创建镜像的目的达成。
从 Dockerfile 创建
Docker 提供了一种可根据配置文件构建镜像的方式，该配置文件通常命名为 Dockerfile。我们将刚才创建镜像的过程以 Dockerfile 进行描述。
/ # mkdir toilet
/ # cd toilet/
/toilet # vi Dockerfile
/toilet # cat Dockerfile
FROM debian
RUN apt-get update -qq && apt-get install toilet -y -qq
Dockerfile 语法是固定的，但本篇不会对全部语法逐个解释，如有兴趣可查阅官方文档 。接下来使用该 Dockerfile 构建镜像。
(MoeLove) ➜ docker image build -t local/debian:toilet-using-dockerfile .
[+] Building 4.6s (6/6) FINISHED
=> [internal] load build definition from Dockerfile 0.0s
=> => transferring dockerfile: 106B 0.0s
=> [internal] load .dockerignore 0.0s
=> => transferring context: 2B 0.0s
=> [internal] load metadata for docker.io/library/debian:latest 0.0s
=> [1/2] FROM docker.io/library/debian 0.0s
=> [2/2] RUN apt-get update -qq && apt-get install toilet -y -qq 4.1s
=> exporting to image 0.5s
=> => exporting layers 0.5s
=> => writing image sha256:247bdcfbeb4dd0ef62732040edd3de36b72aa46f8f0392462db1a82276bb23db 0.0s
=> => naming to docker.io/local/debian:toilet-using-dockerfile 0.0s
(MoeLove) ➜ docker image ls local/debian
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
local/debian toilet-using-dockerfile 247bdcfbeb4d 30 seconds ago 146MB
local/debian toilet 214051a09224 4 minutes ago 146MB
使用 -t 参数来指定新生成镜像的名称，并且我们也可以看到该镜像已经构建成功。同样的使用该镜像创建容器进行测试：
/toilet # docker run --rm -it local/debian:toilet-using-dockerfile
root@d4f191b8d653:/# toilet debian
# # "
mmm# mmm #mmm mmm mmm m mm
#" "# #" # #" "# # " # #" #
# # #"""" # # # m"""# # #
"#m## "#mm" ##m#" mm#mm "mm"# # #
也都验证成功。如果你重复执行 docker build 命令的话，会看到有 cache 字样的输出，这是因为 Docker 为了提高构建镜像的效率，对已经构建过的每层进行了缓存，后面的内容会再讲到缓存相关的内容。
以上便是两种最常见构建容器镜像的方法了。其他办法之后写文章单独再聊。
逐步分解构建 Docker 镜像的最佳实践
从容器构建 VS 从 Dockerfile 构建
通过上面的介绍也可以看到，从容器构建很简单很直接，从 Dockerfile 构建则需要你描述出来每一步所做内容。
但是，如果对构建过程会有修改，或者是想要可维护，可记录，可追溯，那还是选择 Dockerfile 更为恰当。
以一个 Spring Boot 的项目为例
(MoeLove) ➜ spring-boot-hello-world git:(master) ✗ ls -l
总用量 20
-rw-rw-r--. 1 tao tao 0 3月 15 06:52 Dockerfile
drwxrwxr-x. 2 tao tao 4096 3月 15 06:54 docs
-rw-rw-r--. 1 tao tao 1992 3月 15 06:33 pom.xml
-rw-rw-r--. 1 tao tao 89 3月 15 06:50 README.md
drwxrwxr-x. 4 tao tao 4096 3月 15 06:33 src
drwxrwxr-x. 9 tao tao 4096 3月 15 06:52 target
这里虽然以 Spring Boot 项目为例，但你如果对 Spring Boot 不熟悉的话也完全不影响后续内容，这里并不涉及 Spring Boot 的任何知识。你只需要知道对于这个项目而言，需要先装依赖，构建，才能运行。
那我们来看看一般情况下，对于这样的项目 Dockerfile 的内容是什么样的。
利用缓存
FROM debian
COPY . /app
RUN apt update
RUN apt install -y openjdk-17-jdk
CMD [ "java", "-jar", "/app/target/gs-spring-boot-0.1.0.jar" ]
这是一种比较典型的，在本地先构建好之后，再复制到容器镜像中。注意，由于 debian 镜像默认没有 Java 环境，所以还需要有 apt/apt-get 来安装 Java 环境。
那这样的 Dockerfile 有问题吗？有。
前面我们提到了，如果你对同样内容的 Dockerfile 执行两次 docker build 命令的话，会看到有 cache 字样的输出，这是因为 Docker 的 build 系统内置了缓存的逻辑，在构建时，会检查当前要构建的内容是否已经被缓存，如果被缓存则直接使用，否则重新构建，并且后续的缓存也将失效。
对于一个正常的项目而言，源代码的更新是最为频繁的。所以看上面的 Dockerfile 你会发现 COPY . /app 这一行，很容易就会让缓存失效，从而导致后面的缓存也都失效。
对此 Dockerfile 进行改进：
FROM debian
RUN apt update
RUN apt install -y openjdk-17-jdk
COPY . /app
CMD [ "java", "-jar", "/app/target/gs-spring-boot-0.1.0.jar" ]
第一个实践指南： 为了更有效的利用构建缓存，将更新最频繁的步骤放在最后面 这样在之后的构建中，前三步都可以利用缓存。你可以运行多次 docker build 以进行验证。
部分拷贝
在项目变大，或者是项目中其他目录，比如 docs 目录内容很大时，根据前面对镜像相关的说明，直接使用 COPY . /app 会把所有内容拷贝至镜像中，导致镜像变大。
而对于我们要构建的镜像而言，那些文件是不必要的，所以我们可以将 Dockerfile 改成这样：
FROM debian
RUN apt update
RUN apt install -y openjdk-17-jdk
COPY target/gs-spring-boot-0.1.0.jar /app/
CMD [ "java", "-jar", "/app/gs-spring-boot-0.1.0.jar" ]
第二个实践指南： 避免将全部内容拷贝至镜像中, 至保留需要的内容即可 。当然除去修改 Dockerfile 文件外，也可以通过修改 .dockerignore 文件来完成类似的事情。
docker build 的过程是先加载 .dockerignore 文件，然后才按照 Dockerfile 进行构建，.dockerignore 的用法与 .gitignore 类似，排除掉你不想要的文件即可。
防止包缓存过期
上面我们已经提到了， docker build 可以利用缓存，但你有没有考虑到，如果使用我们前面的 Dockerfile，当你机器上需要构建多个不同项目的镜像，或者是需要安装的依赖发生变化的时候，缓存可能就不是我们想要的了。
比如说，我想安装一个最新版的 vim 在镜像中，可以简单的修改第三行为 RUN apt install -y openjdk-17-jdk vim ，但由于 RUN apt update 是被缓存的，所以我无法安装到最新版本的 vim 。
FROM debian
RUN apt update && apt install -y openjdk-17-jdk
COPY target/gs-spring-boot-0.1.0.jar /app/
CMD [ "java", "-jar", "/app/gs-spring-boot-0.1.0.jar" ]
第三个实践指南： 将包管理器的缓存生成与安装包的命令写到一起可防止包缓存过期
谨慎使用包管理器
了解 apt/apt-get 的朋友应该知道，在使用 apt/apt-get 安装包的时候，它会自动增加一些推荐安装的包，并且一同下载。但那些包对我们镜像中跑应用程序而言无关紧要。它有一个 --no-install-recommends 的选项可以避免安装那些推荐的包。
我们先来看下是否使用此选项的区别，我启动一个 debian 的容器进行测试：
root@5a23eb858163:/# apt install --no-install-recommends openjdk-17-jdk | grep 'additional disk space will be used'
...
After this operation, 344 MB of additional disk space will be used.
^C
root@5a23eb858163:/# apt install openjdk-17-jdk | grep 'additional disk space will be used'
...
After this operation, 548 MB of additional disk space will be used.
^C
可以看到如果增加了 --no-install-recommends 选项的话，可以减少 200M 左右磁盘占用。
所以 Dockerfile 可以修改为：
FROM debian
RUN apt update && apt install -y --no-install-recommends openjdk-17-jdk
COPY target/gs-spring-boot-0.1.0.jar /app/
CMD [ "java", "-jar", "/app/gs-spring-boot-0.1.0.jar" ]
此时构建镜像，我们来与之前的镜像做下对比：
(MoeLove) ➜ docker image ls local/spring-boot
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
local/spring-boot 4 716523c83a26 3 minutes ago 497MB
local/spring-boot 2 178dacdaf015 9 hours ago 600MB
可以很明显看到镜像明显变小了。
接下来还有个值得注意的地方。我们一开始执行了 apt update 这个命令，它主要是在缓存源信息。而对于我们构建所需镜像时，这没有必要。我们选择将这些缓存文件删掉。
启动一个新的容器验证下：
(MoeLove) ➜ docker run --rm -it debian
root@cd857c3ab882:/# apt -qq update
All packages are up to date.
root@cd857c3ab882:/# du -sh /var/lib/apt/lists/
16M /var/lib/apt/lists/
root@cd857c3ab882:/#
可以看到有 16M 左右的大小，我们修改 Dockerfile 增加删除操作：
FROM debian
RUN apt update && apt install -y --no-install-recommends openjdk-17-jdk \
&& rm -rf /var/lib/apt/lists/*
COPY target/gs-spring-boot-0.1.0.jar /app/
CMD [ "java", "-jar", "/app/gs-spring-boot-0.1.0.jar" ]
对比使用这个 Dockerfile 构建镜像的镜像大小
(MoeLove) ➜ docker image ls local/spring-boot
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
local/spring-boot 4-2 ac272f3dcac2 24 seconds ago 481MB
local/spring-boot 4 716523c83a26 37 minutes ago 497MB
local/spring-boot 2 178dacdaf015 10 hours ago 600MB
可以看到小了 16M 左右。
第四个实践指南： 谨慎使用包管理器，不安装非必要的包，注意清理包管理器缓存文件
选择合适的基础镜像
Docker Hub 上提供了很多 官方镜像 这些镜像的构建基本上都经过了大量的优化，尽可能缩小镜像体积，减少镜像层数。
当我们构建镜像的时候，不妨先查看官方镜像是否有满足需求的镜像可以作为基础镜像。Java 运行环境官方镜像是有提前提供的 openjdk 我们可以在 GitHub 上找到它构建镜像的 Dockerfile 可以看到其中的一些构建过程与我们前面所说的实践方式相符。
我们选择 Docker 官方 openjdk 镜像来作为基础镜像，Dockerfile 可以改写为：
FROM openjdk:17-jdk-bullseye
COPY target/gs-spring-boot-0.1.0.jar /app/
CMD [ "java", "-jar", "/app/gs-spring-boot-0.1.0.jar" ]
openjdk 有很多不同的 tag 比如 8-jdk-stretch 8-jre-stretch 以及 8-jre-alpine 之类的，具体的可以在 openjdk 的 tag 页面查看。
我们其实只想要一个 Java 的运行环境，所以可以选择一个体积相对较小的镜像 openjdk:17-jdk-slim-bullseye 这样 Dockerfile 可以改写为:
FROM openjdk:17-jdk-slim-bullseye
COPY target/gs-spring-boot-0.1.0.jar /app/
CMD [ "java", "-jar", "/app/gs-spring-boot-0.1.0.jar" ]
分别用上面的 Dockerfile 构建镜像，可以看到镜像大小
(MoeLove) ➜ docker image ls local/spring-boot
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
local/spring-boot 5-1 b423dfc8d995 23 minutes ago 303MB
local/spring-boot 5 7158d42a6a87 25 minutes ago 643MB
local/spring-boot 4-2 ac272f3dcac2 4 hours ago 481MB
local/spring-boot 4 716523c83a26 5 hours ago 497MB
local/spring-boot 2 178dacdaf015 14 hours ago 600MB
很明显，使用 openjdk:17-jdk-slim-bullseye 后，镜像大小只有 303M 比之前的镜像小了很多。
第五个实践指南： 尽可能选择官方镜像，看实际需求进行最终选择 这样说的原因，主要是因为有些镜像是基于 Alpine Linux 的，Alpine 并非基于 glibc 的，而是基于 musl 的，如果是 Python 的项目，请实际测试下性能损失再决定是否选择 Alpine Linux （这里是我做的一份关于 Python 各镜像主要的性能对比，有需要可以参考）
保持构建环境一致
在前面的实践中，我们都是先本地构建好之后，才 COPY 进去的，这容易导致不同用户构建出的镜像可能不同。所以我们将构建过程写入到 Dockerfile:
FROM maven:3.8.7-openjdk-18-slim
WORKDIR /app
COPY pom.xml /app/
COPY src /app/src
RUN mvn -e -B package
CMD [ "java", "-jar", "/app/target/gs-spring-boot-0.1.0.jar" ]
这样所有人都可以使用相同的 Dockerfile 构建出相同的镜像了。
但我们也会发现一个问题，在 mvn -e -B package 这一步耗费的时间特别长，因为它需要先拉取依赖才能进行构建。而对于项目开发而言，代码变更比依赖变更更加频繁，为了能加快构建速度，有效的利用缓存，我们将解决依赖与构建分成两步。
FROM maven:3.8.7-openjdk-18-slim
WORKDIR /app
COPY pom.xml /app/
RUN mvn dependency:go-offline
COPY src /app/src
RUN mvn -e -B package
CMD [ "java", "-jar", "/app/target/gs-spring-boot-0.1.0.jar" ]
这样， 即使业务代码发生改变，也不需要重新解决依赖，可有效的利用了缓存，加快构建的速度 。
当然，现在我们构建的镜像中，还是包含着项目的源代码，这其实并非我们所需要的。那么我们可以使用 多阶段构建来解决这个问题。Dockerfile 可以修改为：
FROM maven:3.8.7-openjdk-18-slim AS builder
WORKDIR /app
COPY pom.xml /app/
RUN mvn dependency:go-offline
COPY src /app/src
RUN mvn -e -B package
FROM openjdk:17-jdk-slim-bullseye
COPY --from=builder /app/target/gs-spring-boot-0.1.0.jar /
CMD [ "java", "-jar", "/gs-spring-boot-0.1.0.jar" ]
当然，多阶段构建也并不只是为了缩小镜像体积；我们可以使用指定构建阶段，以满足多种不同的镜像需求。
Dockerfile 可以修改为：
FROM maven:3.8.7-openjdk-18-slim AS builder
WORKDIR /app
COPY pom.xml /app/
RUN mvn dependency:go-offline
COPY src /app/src
RUN mvn -e -B package
FROM builder AS dev
RUN apt-get update -y && apt-get install -y vim
FROM openjdk:17-jdk-slim-bullseye
COPY --from=builder /app/target/gs-spring-boot-0.1.0.jar /
CMD [ "java", "-jar", "/gs-spring-boot-0.1.0.jar" ]
我们可以使用如下的命令来构建不同阶段的镜像；
# 构建用于开发的镜像
(MoeLove) ➜ docker build --target dev -t local/spring-boot:6-4-dev .
# 构建用于生产部署的镜像
(MoeLove) ➜ docker build -t local/spring-boot:6-4 .
我们来看看在这个过程中镜像大小的变化：
(MoeLove) ➜ docker image ls local/spring-boot
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
local/spring-boot 6-4-dev f47a322c9de3 6 seconds ago 450MB
local/spring-boot 6-4 2ab6215ff05e 3 minutes ago 303MB
local/spring-boot 6-3 2ab6215ff05e 3 minutes ago 303MB
local/spring-boot 6-2 2b3d3f923e05 4 minutes ago 325MB
local/spring-boot 6 f96bea38825f 2 hours ago 388MB
第六个实践指南： 可以利用多阶段构建保持构建和运行环境的一致，也可以利用多阶段构建来控制构建的目标阶段。 这对于维护相对大型的项目是非常有帮助的，比如 Docker 项目自身的 Dockerfile 就充分的利用了多阶段构建的特性。
如何提升构建效率
在构建 Docker 镜像的最佳实践部分中，我们提到了很多方法，比如利用缓存；减少安装依赖等，这些都可以提升构建效率。
我们还提到了多阶段构建，这是一种很方便而且很灵活的方式。但多阶段构建，在默认情况下是顺序构建；
对于 18.09+ 版本，可以通过配置启动 Buildkit 。对于新版本 v23.0.0 及 Docker Desktop 中都默认启用了 Buildkit 。
我在之前的文章 万字长文：彻底搞懂容器镜像构建 | MoeLove中也介绍了 Buildkit 和 Docker 原有的 builder 的区别及联系。
除此之外，还有很多其他的手段可以用于提升镜像构建，或者说 CI/CD pipeline 的效率，我会在后续文章中继续分享相关的经验。
总结
本文深入介绍了 Docker 镜像是什么，容器和镜像的区别，如何构建镜像， 以及 6 个构建镜像的最佳实践。 事实上关于 Docker 镜像构建在生产环境中的应用，我还有很多经验可以分享， 我们下篇文章见！
