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Docker映象瘦身與最佳化

2019-04-19 分類：後端 閱讀(505) 評論(0)

為什麼在儲存如此便宜的今天我們仍然需要對Docker映象進行瘦身？
小映象的優點

 

加速構建/部署。雖然儲存資源較為廉價，但是網路IO是有限的，在頻寬有限的情況下，部署一個1G的映象和10M的映象帶來的時間差距可能就是分鐘級和秒級的差距。特別是在出現故障，服務被排程到其他節點時，這個時間尤為寶貴。
提高安全性，減少攻擊面積。越小的映象表示無用的程式越少，可以大大的減少被攻擊的標的。
減少儲存開銷。
小映象的製作原則

 

選用最小的基礎映象
減少層，去除非必要的檔案
在實際製作映象的過程中，一味的合併層不可取，需要學會充分的利用Docker的快取機制，提取公共層，加速構建。

  • 依賴檔案和實際的程式碼檔案單獨分層

  • 團隊/公司採用公共的基礎映象等

使用多階段構建
往往我們在構建階段和實際執行階段需要的依賴環境是不同的，例如Golang編寫的程式實際執行的時候僅僅需要一個二進位制檔案即可，對於Node來說，可能最後執行的只是一些打包之後的js檔案而不需要包含node_modules裡成千上萬的依賴。
基礎映象

 

Distroless，https://github.com/GoogleCloudPlatform/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推出的一個僅僅包含執行時環境，不包含包管理器，shell等其他程式。如果你的程式沒有其他依賴的話，這是一個不錯的選擇。
Alpine，https://hub.docker.com/_/alpine
Alpine Linux is a security-oriented, lightweight Linux distribution based on musl libc and busybox.
Alpine 是一個基於MUSL，Busybox的安全的Linux發行版。麻雀雖小五臟俱全，雖然不到10M, 但是包含了一個包管理器和shell環境，這在我們實際的使用除錯當中將非常有用。
但是請註意，由於Alpine使用了更小的muslc替代glibc，會導致某些應用無法使用，需要重新編譯。
Scratch，https://hub.docker.com/_/scratch
Scratch是空白映象，一般用於基礎映象構建，例如Alpine映象的Dockerfile便是從Scratch開始的：
  1. FROM scratch
  2. ADD alpine-minirootfs-20190228-x86_64.tar.gz /
  3. CMD ["/bin/sh"]
Busybox，https://hub.docker.com/_/busybox
一般而言，Distroless相對會更加的安全，但是在實際使用的過程中可能會遇到新增依賴以及除錯方面的問題，alpine更小，自帶包管理器，更加貼合使用習慣，但是muslc可能會帶來相容性的問題，一般而言我會選擇alpine作為基礎映象使用。
除此之外，在Docker Hub當中我們可以發現常用的Debian的映象也會提供的只包含基礎功能的小映象。
基礎映象對比
此處直接拉取基礎映象，檢視映象大小， 透過觀察我們可以發現，alpine只有5M左右為debian的20分之一：
  1. alpine latest 5cb3aa00f899 3 weeks ago 5.53MB
  2. debian latest 0af60a5c6dd0 3 weeks ago 101MB
  3. ubuntu 18.04 47b19964fb50 7 weeks ago 88.1MB
  4. ubuntu latest 47b19964fb50 7 weeks ago 88.1MB
  5. alpine 3.8 3f53bb00af94 3 months ago 4.41MB
似乎從上面看，感覺差距不大，實踐中，不同語言的基礎映象都會提供一些採用不同基礎映象製作的tag，下麵我們以Ruby的映象為例，檢視不同基礎映象的差異。可以看到預設的latest映象881MB而alpine僅僅只有不到50MB這個差距就十分的可觀了：
  1. ruby latest a5d26127d8d0 4 weeks ago 881MB
  2. ruby alpine 8d8f7d19d1fa 4 weeks ago 47.8MB
  3. ruby slim 58dd4d3c99da 4 weeks ago 125MB
減少層，去除非必要的檔案

 

刪除檔案不要跨行
  1. # dockerfile 1
  2. FROM alpine
  4. RUN wget https://github.com/mohuishou/scuplus-wechat/archive/1.0.0.zip && rm 1.0.0.zip
  6. # dockerfile 2
  7. FROM alpine
  9. RUN wget https://github.com/mohuishou/scuplus-wechat/archive/1.0.0.zip
  10. RUN rm 1.0.0.zip
  12. # dockerfile 3
  13. FROM alpine
  15. RUN wget https://github.com/mohuishou/scuplus-wechat/archive/1.0.0.zip && rm 1.0.0.zip
  1. test 3 351a80e99c22 5 seconds ago 5.53MB
  2. test 2 ad27e625b8e5 49 seconds ago 6.1MB
  3. test 1 165e2e0df1d3 About a minute ago 6.1MB
可以發現1，2兩個大小一樣，但是3小了0.5MB，這是因為Docker幾乎每一行命令都會生成一個層，刪除檔案的時候：因為底下各層都是隻讀的，當需要刪除這些層中的檔案時，AUFS 使用whiteout機制，它的實現是透過在上層的可寫的目錄下建立對應的whiteout隱藏檔案來實現的，所以在當前層去刪除上一層的檔案，只是會把這個檔案隱藏掉罷了。
使用單行命令
除了刪除陳述句需要放在一行以外，由於層的機制，我們安裝依賴的一些公共的陳述句最好也使用條RUN命令生成，減少最終的層數。
分離依賴包，以及原始碼程式，充分利用層的快取
這是一個最佳實踐，在實際的開發過程中，我們的依賴包往往是變動不大的，但是我們正在開發的原始碼的變動是較為頻繁，如果我們實際的程式碼只有10M，但是依賴項有1G，如果在COPY的時候直接 COPY..，會導致每次修改程式碼都會使這一層的快取失效，導致浪費複製以及推送到映象倉庫的時間，將COPY陳述句分開，每次push就可以只變更我們頻繁修改的程式碼層，而不是連著依賴一起。
使用.dockerignore
在使用Git時，我們可以透過.gitignore忽略檔案，在docker build的時候也可以使用.dockerignore在Docker背景關係中忽略檔案，這樣不僅可以減少一些非必要檔案的匯入，也可以提高安全性，避免將一些配置檔案打包到映象中。
多階段構建

 

多階段構建其實也是減少層的一種，透過多階段構建，最終映象可以僅包含最後生成的可執行檔案，和必須的執行時依賴，大大減少映象體積。
以Go語言為例，實際執行的過程中只需要最後編譯生成的二進位制檔案即可，而Go語言本省以及擴充套件包，程式碼檔案都是不必要的，但是我們在編譯的時候這些依賴又是必須的，這時候就可以使用多階段構建的方式，減少最終生成的映象體積。
  1. # 使用golang映象作為builder映象
  2. FROM golang:1.12 as builder
  4. WORKDIR /go/src/github.com/go/helloworld/
  6. COPY app.go .
  8. RUN go build -o app .
  10. # 編譯完成之後使用alpine映象作為最終的基礎映象
  11. FROM alpine:latest as prod
  13. RUN apk --no-cache add ca-certificates
  15. WORKDIR /root/
  17. # 從builder中複製編譯好的二進位制檔案
  18. COPY --from=builder /go/src/github.com/go/helloworld/app .
  20. CMD ["./app"]
由於本文篇幅較長，這裡不對多階段構建展開講解，詳情可以參考多階段構建[1]。
奇淫技巧

 

使用dive[2]檢視Docker映象的層，可以幫助你分析減少映象體積。
使用docker-slim[3]可以自動幫助你減少映象體積，對於Web應用較為有用。
安裝軟體時去除依賴：
  1. # ubuntu
  2. apt-get install -y — no-install-recommends
  4. #alpine
  5. apk add --no-cache && apk del build-dependencies
  7. # centos
  8. yum install -y ... && yum clean all
使用 –flatten引數，減少層（不推薦）。
使用docker-squash[4]壓縮層。
不同語言的示例

 

Ruby（Rails）
只安裝生產所需的依賴。
刪除不需要的依賴檔案：
  1. bundle install --without development:test:assets -j4 --retry 3 --path=vendor/bundle \
  2. # Remove unneeded files (cached *.gem, *.o, *.c)
  3. && rm -rf vendor/bundle/ruby/2.5.0/cache/*.gem \
  4. && find vendor/bundle/ruby/2.5.0/gems/ -name "*.c" -delete \
  5. && find vendor/bundle/ruby/2.5.0/gems/ -name "*.o" -delete
刪除前端的node_modules以及快取檔案：
  1. rm -rf node_modules tmp/cache app/assets vendor/assets spec
上述內容可以結合多階段構建實現。
Golang
Golang在使用多階段構建之後，只剩下了一個二進位制檔案，這時候再要最佳化，就只有使用upx之類的工具壓縮二進位制檔案的體積了。
新增中……
相關連結：

  1. https://yeasy.gitbooks.io/docker_practice/image/multistage-builds/#%E5%A4%9A%E9%98%B6%E6%AE%B5%E6%9E%84%E5%BB%BA

  2. https://github.com/wagoodman/dive

  3. https://github.com/docker-slim/docker-slim

  4. https://github.com/jwilder/docker-squash

原文連結：https://lailin.xyz/post/notes/docker%E9%95%9C%E5%83%8F%E7%98%A6%E8%BA%AB/

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