Docker镜像瘦身与优化

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？

小镜像的优点

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。

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。

减少存储开销。

小镜像的制作原则

选用最小的基础镜像

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

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，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，https://hub.docker.com/_/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，https://hub.docker.com/_/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"]

Busybox，https://hub.docker.com/_/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

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：

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

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 &&  rm 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

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。

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。

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使这一层的缓存失效，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。

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。

# 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[1]。

奇淫技巧

使用dive[2]查看Docker镜像的层，可以帮助你分析减少镜像体积。

使用docker-slim[3]可以自动帮助你减少镜像体积，对于Web应用较为有用。

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

使用 --flatten参数，减少层（不推荐）。

使用docker-squash[4]压缩层。

不同语言的示例

Ruby（Rails）

只安装生产所需的依赖。

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

删除前端的node_modules以及缓存文件：

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npx之类的工具压缩二进制文件的体积了。

添加中……