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docker镜像瘦身&优化

原文首发于我的博客: lailin.xyz/post/51252.…

为什么在存储如此便宜的今天我们仍然需要对 Docker 镜像进行瘦身?

小镜像的优点

  1. 加速构建/部署

    虽然存储资源较为廉价,但是网络 IO 是有限的,在带宽有限的情况下,部署一个 1G 的镜像和 10M 的镜像带来的时间差距可能就是分钟级和秒级的差距。特别是在出现故障,服务被调度到其他节点时,这个时间尤为宝贵。

  2. 提高安全性,减少攻击面积

    越小的镜像表示无用的程序越少,可以大大的减少被攻击的目标

  3. 减少存储开销

小镜像的制作原则

  1. 选用最小的基础镜像

  2. 减少层,去除非必要的文件

    在实际制作镜像的过程中,一味的合并层不可取,需要学会充分的利用 Docker 的缓存机制,提取公共层,加速构建。

    • 依赖文件和实际的代码文件单独分层
    • 团队/公司采用公共的基础镜像等
  3. 使用多阶段构建

    往往我们在构建阶段和实际运行阶段需要的依赖环境是不同的,例如golang编写的程序实际运行的时候仅仅需要一个二进制文件即可,对于Node来说,可能最后运行的只是一些打包之后的js文件而不需要包含node_modules里成千上万的依赖

基础镜像

  • distroless

    "Distroless" images contain only your application and its runtime dependencies. They do not contain package managers, shells or any other programs you would expect to find in a standard Linux distribution.

    distroless是 Google 推出的一个仅仅包含运行时环境,不包含包管理器,shell等其他程序。如果你的程序没有其他依赖的话,这是一个不错的选择

  • alpine

    Alpine Linux is a security-oriented, lightweight Linux distribution based on musl libc and busybox.

    alpine 是一个基于musl, busybox的安全的linux发行版。麻雀虽小五脏俱全,虽然不到 10M, 但是包含了一个包管理器和shell环境,这在我们实际的使用调试当中将非常有用。

    但是请注意,由于alpine使用了更小的muslc替代glibc,会导致某些应用无法使用,需要重新编译

  • scratch

    scratch 是空白镜像,一般用于基础镜像构建,例如alpine镜像的dockerfile便是从scratch开始的

    FROM scratch
    ADD alpine-minirootfs-20190228-x86_64.tar.gz /
    CMD ["/bin/sh"]
    复制代码
  • busybox

一般而言,distroless相对会更加的安全,但是在实际使用的过程中可能会遇到添加依赖以及调试方面的问题,alpine更小,自带包管理器,更加贴合使用习惯,但是muslc可能会带来兼容性的问题,一般而言我会选择alpine作为基础镜像使用。

除此之外,在Docker Hub当中我们可以发现常用的Debian的镜像也会提供的只包含基础功能的小镜像

基础镜像对比

此处直接拉取基础镜像,查看镜像大小, 通过观察我们可以发现,alpine只有 5M 左右为debian的 20 分之一

alpine      latest    5cb3aa00f899        3 weeks ago         5.53MB
debian      latest    0af60a5c6dd0        3 weeks ago         101MB
ubuntu      18.04     47b19964fb50        7 weeks ago         88.1MB
ubuntu      latest    47b19964fb50        7 weeks ago         88.1MB
alpine      3.8       3f53bb00af94        3 months ago        4.41MB
复制代码

似乎从上面看,感觉差距不大,实践中,不同语言的基础镜像都会提供一些采用不同基础镜像制作的 tag,下面我们以ruby的镜像为例,查看不同基础镜像的差异。可以看到默认的 latest 镜像881MBalpine仅仅只有不到50MB这个差距就十分的可观了

ruby   latest   a5d26127d8d0        4 weeks ago         881MB
ruby   alpine   8d8f7d19d1fa        4 weeks ago         47.8MB
ruby   slim     58dd4d3c99da        4 weeks ago         125MB
复制代码

减少层,去除非必要的文件

  1. 删除文件不要跨行
# dockerfile 1
FROM alpine

RUN wget https://github.com/mohuishou/scuplus-wechat/archive/1.0.0.zip

# dockerfile 2
FROM alpine

RUN wget https://github.com/mohuishou/scuplus-wechat/archive/1.0.0.zip
RUN rm 1.0.0.zip

# dockerfile 3
FROM alpine

RUN wget https://github.com/mohuishou/scuplus-wechat/archive/1.0.0.zip &&  rm 1.0.0.zip
复制代码
test   3  351a80e99c22        5 seconds ago        5.53MB
test   2  ad27e625b8e5        49 seconds ago       6.1MB
test   1  165e2e0df1d3        About a minute ago   6.1MB
复制代码

可以发现 1,2 两个大小一样,但是 3 小了 0.5MB,这是因为 docker 几乎每一行命令都会生成一个层,删除文件的时候:因为底下各层都是只读的,当需要删除这些层中的文件时,AUFS 使用 whiteout 机制,它的实现是通过在上层的可写的目录下建立对应的 whiteout 隐藏文件来实现的,所以在当前层去删除上一层的文件,只是会把这个文件隐藏掉罢了

  1. 使用单行命令

除了删除语句需要放在一行以外,由于层的机制,我们安装依赖的一些公共的语句最好也使用条RUN命令生成,减少最终的层数

  1. 分离依赖包,以及源代码程序,充分利用层的缓存

    这是一个最佳实践,在实际的开发过程中,我们的依赖包往往是变动不大的,但是我们正在开发的源码的变动是较为频繁,如果我们实际的代码只有10M,但是依赖项有1G, 如果在COPY的时候直接COPY . .会导致每次修改代码都会时这一层的缓存失效,导致浪费复制以及推送到镜像仓库的时间,将 COPY 语句分开,每次 push 就可以只变更我们频繁修改的代码层,而不是连着依赖一起

  2. 使用.dockerignore

    在使用Git时,我们可以通过.gitignore忽略文件,在 docker build 的时候也可以使用.dockerignore在 Docker 上下文中忽略文件,这样不仅可以减少一些非必要文件的导入,也可以提高安全性,避免将一些配置文件打包到镜像中

多阶段构建

多阶段构建其实也是减少层的一种,通过多阶段构建,最终镜像可以仅包含最后生成的可执行文件,和必须的运行时依赖,大大减少镜像体积。

GO语言为例,实际运行的过程中只需要最后编译生成的二进制文件即可,而GO语言本省以及扩展包,代码文件都是不必要的,但是我们在编译的时候这些依赖又是必须的,这时候就可以使用多阶段构建的方式,减少最终生成的镜像体积

# 使用golang镜像作为builder镜像
FROM golang:1.12 as builder

WORKDIR /go/src/github.com/go/helloworld/

COPY app.go .

RUN go build -o app .

# 编译完成之后使用alpine镜像作为最终的基础镜像
FROM alpine:latest as prod

RUN apk --no-cache add ca-certificates

WORKDIR /root/

# 从builder中复制编译好的二进制文件
COPY --from=builder /go/src/github.com/go/helloworld/app .

CMD ["./app"]
复制代码

由于本文篇幅较长,这里不对多阶段构建展开讲解,详情可以参考多阶段构建

奇淫技巧

  1. 使用dive查看 docker 镜像的层,可以帮助你分析减少镜像体积

  2. 使用docker-slim 可以自动帮助你减少镜像体积,对于 Web 应用较为有用

  3. 安装软件时去除依赖

# ubuntu
apt-get install -y — no-install-recommends

#alpine
apk add --no-cache &&  apk del build-dependencies

# centos
yum install -y ... && yum clean all
复制代码
  1. 使用--flatten参数,减少层(不推荐)

  2. 使用docker-squash压缩层

不同语言的示例

添加中......

Ruby(Rails)

  1. 只安装生产所需的依赖

  2. 删除不需要的依赖文件

bundle install --without development:test:assets -j4 --retry 3 --path=vendor/bundle \
    # Remove unneeded files (cached *.gem, *.o, *.c)
    && rm -rf vendor/bundle/ruby/2.5.0/cache/*.gem \
    && find vendor/bundle/ruby/2.5.0/gems/ -name "*.c" -delete \
    && find vendor/bundle/ruby/2.5.0/gems/ -name "*.o" -delete
复制代码
  1. 删除前端的node_modules以及缓存文件
rm -rf node_modules tmp/cache app/assets vendor/assets spec
复制代码

上述内容可以结合多阶段构建实现

Golang

Golang 在使用多阶段构建之后,只剩下了一个二进制文件,这时候再要优化,就只有使用upx之类的工具压缩二进制文件的体积了

参考资料

  1. Docker 容器镜像瘦身的三个小窍门
  2. 基础镜像 | 再谈 Docker 瘦身
  3. Docker —— 从入门到实践这是一本很不错的 Docker 开源书
  4. Docker 基本原理简析
  5. Ruby on Rails — Smaller docker images

License

  • 本文作者: mohuishou 1@lailin.xyz
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