Docker多步构建更小的Java镜像

译者按: 最新版Docker将支持多步构建(Multi-stage build)，这样使用单个Dockerfile就可以定义多个中间镜像用于构建，测试以及发布等多个步骤，并且有效减小最终镜像的大小。

原文: Creating Smaller Java Image using Docker Multi-stage Build

译者: Fundebug

为了保证可读性，本文采用意译而非直译。

Github仓库: arun-gupta/docker-java-multistage

DockerCon 2017中与Java开发者直接相关的内容有:

这篇博客介绍了为什么需要Docker多步构建(Docker Multi-stage build)，并且通过一个示例展示了如何构建更小的Java镜像。

为什么需要多步构建?

为Java应用构建Docker镜像意味着编译源代码以及打包目标代码。开发者通常会使用Maven或者Gradle来构建JAR或WAR文件。若使用Maven镜像作为基础镜像来构建Java应用，则需要下载所有Maven依赖。下载的JAR包数目由pm.xml决定，有可能会非常多。这样的话，生成的Docker镜像中将留下太多多余的文件。

下面为示例Dockerfile:

FROM maven:3.5-jdk-8
 
COPY src /usr/src/myapp/src
COPY pom.xml /usr/src/myapp
RUN mvn -f /usr/src/myapp/pom.xml clean package
 
ENV WILDFLY_VERSION 10.1.0.Final
ENV WILDFLY_HOME /usr
 
RUN cd $WILDFLY_HOME && curl http://download.jboss.org/wildfly/$WILDFLY_VERSION/wildfly-$WILDFLY_VERSION.tar.gz | tar zx && mv $WILDFLY_HOME/wildfly-$WILDFLY_VERSION $WILDFLY_HOME/wildfly
 
RUN cp /usr/src/myapp/target/people-1.0-SNAPSHOT.war $WILDFLY_HOME/wildfly/standalone/deployments/people.war
 
EXPOSE 8080
 
CMD ["/usr/wildfly/bin/standalone.sh", "-b", "0.0.0.0"]

由Dockerfile可知:

  • maven:3.5-jdk-8 是基础镜像
  • 将源代码拷贝到镜像中
  • Maven用于构建应用
  • 下载并安装WildFly
  • 将生成的.war文件拷贝到WildFly的deployments目录
  • 启动WildFly

这个Dockefile存在这些问题：

  • 使用Maven作为基础镜像的话，还需要安装和配置WildFly。
  • 构建应用时需要下载很多Maven依赖，它们会继续留在镜像中，但是运行应用时并不需要它们。这导致了镜像过大。
  • 修改WildFly版本则需要修改Dockerfile，并重新构建镜像。如果直接使用WildFly镜像作为基础镜像，情况会简单很多。
  • 打包应用之前，需要进行单元测试，那么，测试的依赖也需要留在生成的镜像中，这其实是没必要的。

当然，也可以采用其他方式构建Docker镜像。比如，可以将Dockerfile拆分为两个。第一个Dockerfile以Maven镜像为基础镜像，用于构建应用，并将构建好的.war文件通过数据卷(volume)复制到共享的目录；第二个Dockerfile以WildFly镜像作为基础镜像，从数据卷将.war文件拷贝出来就好了。这个方法也是有问题的，因为需要维护多个Dockerfile，并且通过数据卷拷贝文件也不方便。

什么是Docker多步构建？

多步构建(multi-stage build)允许在Dockerfile中使用多个FROM指令。两个FROM指令之间的所有指令会生产一个中间镜像，最后一个FROM指令之后的指令将生成最终镜像。中间镜像中的文件可以通过COPY --from=<image-number>指令拷贝，其中image-number为镜像编号，0为第一个基础镜像。没有被拷贝的文件都不会存在于最终生成的镜像，这样可以减小镜像大小。

FROM指令可以使用as <stage-name>来指定步骤名称(stage name):

FROM maven:3.5-jdk-8 as BUILD

这样的话，COPY指令的--from选项可以使用步骤名称代替镜像编号。

下面为示例Dockerfile:

FROM maven:3.5-jdk-8 as BUILD
 
COPY src /usr/src/myapp/src
COPY pom.xml /usr/src/myapp
RUN mvn -f /usr/src/myapp/pom.xml clean package
 
FROM jboss/wildfly:10.1.0.Final
 
COPY --from=BUILD /usr/src/myapp/target/people-1.0-SNAPSHOT.war /opt/jboss/wildfly/standalone/deployments/people.war

由Dockerfile可知:

  • 一共有两个FROM指令，因此为两步构建。
  • maven:3.5-jdk-8 是第一步构建的基础镜像。这一步用于构建应用的WAR文件。这一步的名称为build。
  • jboss/wildfly:10.1.0.Final 是第二步构建的基础镜像。第一步构建的WAR文件通过COPY --from指令拷贝到WildFly的deloyments目录。

Docker多步构建有什么好处？

  • 仅需要一个Dockerfile来定义整个构建过程。这样，不需要定义多个Dockerfile，也不需要使用数据卷来拷贝文件。
  • 可以为最终镜像选择合适的基础镜像，来满足生产环境的需求，这样可以有效减小最终镜像的大小。另外，构建步骤的多余文件都被丢弃了。
  • 使用官方的WildFly镜像作为生产镜像的基础镜像，而不是手动安装和配置WildFly。这样，WildFly升级时将非常方便。

注：Docker多步构建正在开发中，还没有正式发布。可以通过 curl -fsSL https://test.docker.com/ | sh命令安装最新的测试版Docker试用多步构建。

使用第一个Dockerfile构建的镜像为816MB，而使用多步构建的话，镜像只有584MB。

docker-java-multistage $ docker images
REPOSITORY                          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
people                              multistage          d36a4b82ad87        59 seconds ago      584MB
people                              singlestage         13dbcf8f54f6        5 minutes ago       816MB

可知，使用多步构建可以有效减小镜像大小。

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