docker镜像瘦身&优化

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?

PS: 本文篇幅较长，请酌情观看

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

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  FROM scratch ADD alpine-minirootfs-20190228-x86_64.tar.gz / CMD ["/bin/sh"]

• 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

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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

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881MB而alpine仅仅只有不到50MB这个差距就十分的可观了

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

减少层，去除非必要的文件

1. 删除文件不要跨行

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# 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

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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

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

2. 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

3. 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

4. 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。

以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

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# 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"]

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

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

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

# centos
yum install -y ... && yum clean all

4. 使用--flatten参数，减少层(不推荐)

5. 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

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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

3. 删除前端的node_modules以及缓存文件

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rm -rf node_modules tmp/cache app/assets vendor/assets spec

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

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