什么是多阶段 Docker 构建？

在快节奏的软件开发和部署领域，每一分钟都至关重要。每一秒都对流程优化至关重要，它可以减少构建等待时间或其他滞后步骤所花费的时间。当您使用 Docker 管理软件构建和部署时，您需要确保尽一切可能简化流程，避免开发人员被冗长的构建过程所困扰。这就是 Docker 的多阶段构建功能如此实用的原因。

在软件开发领域，你很快就会发现，做事从来没有唯一正确的方法。相反，通常有很多方法；关键在于找到最适合你的情况和组织的解决方案。同样，在创建容器镜像时，也有许多不同的技术可以尽可能高效地完成。其中一种方法是使用 Docker 的多阶段构建，它可以帮助减小容器的大小。本文将解释什么是多阶段构建，以及它如何帮助你加快开发流程。

Dockerfile

容器允许您将应用程序及其所有必要组件（例如库和其他依赖项）打包在一起，并将其作为一个整体进行分发。整个应用程序可以转换为镜像，并推送到 Docker Hub 等镜像仓库。要创建镜像，您需要一个 Dockerfile。Dockerfile 是一个简单的文本文件，其中包含创建 Docker 镜像所需的所有命令和指令。它以 Docker 指令列表的形式编写。Dockerfile 首先会将另一个文件（称为基础镜像）的内容复制到您的计算机上。之后，您可以根据正在开发的应用程序添加相应的自定义配置。Docker 引擎会读取 Dockerfile，然后按顺序执行其中的指令。Dockerfile 的主要目的是创建一个部署速度尽可能快、依赖项尽可能少的镜像。

Docker 构建

Docker 是一个容器化平台，允许开发者创建可移植的、自包含的容器。Docker 构建过程始于一个镜像，该镜像只是最终镜像的基础层。这意味着该镜像仅包含操作系统以及执行命令所需的其他软件包。下一步是使用来自其他镜像的层或手动安装软件包，向该基础层添加其他层。Dockerfile 详细定义了所有这些步骤，并可通过 `docker build` 命令作为 Docker 构建过程的输入。`docker build` 命令用于根据 Dockerfile 创建镜像。运行 `docker build` 命令时可以添加标签，以指定要创建的镜像版本。

Docker 构建是最简单的单条命令，它可以自动生成一个镜像，其中包含您在 Dockerfile 中指定的所需配置和依赖项。

多阶段 Docker 构建

每个微服务都应该运行在独立的容器中。如果只使用单阶段 Docker 构建，就会错过构建过程中的一些强大功能。另一方面，多阶段 Docker 构建在部署微服务方面比单阶段构建有很多优势。

多阶段构建是一种将 Docker 镜像构建步骤分解为多个阶段的过程。这样，您可以创建仅包含最终应用程序所需功能所必需的依赖项的镜像，从而节省时间和空间。使用多阶段构建，您首先构建一个仅包含构建应用程序所需依赖项的镜像。然后，在镜像构建完成后，您可以添加创建应用程序所需的任何其他层，并配置其以进行部署。通过这种方式，您可以构建仅包含构建应用程序所需代码的镜像。这种方法也常用于优化容器镜像，使其体积更小。

如上所述，多阶段构建允许您创建仅包含构建应用程序所需依赖项的优化 Docker 镜像。结合 Docker 的分层镜像功能，这可以帮助您节省大量空间。多阶段构建过程可以节省 Docker 主机和 Docker 镜像的空间，并加快构建速度。此外，与包含构建应用程序所需的所有代码相比，该过程将快得多。

在 DevOps 领域，创建两个 Dockerfile（一个用于开发，一个用于生产）并不理想，而多阶段 Docker 构建就派上了用场，因为我们可以为所有环境（开发、测试和生产）创建一个优化的 Dockerfile。

多阶段 Docker 构建示例

Java示例：

为了更好地理解多阶段 Docker 构建的概念，让我们考虑一个简单的 Java Hello World 应用程序。

在名为 `<filename>` 的文件中添加以下代码HelloWorld.java

class HelloWorld {
   public static void main(String[] a) {
       System.out.println("Hello world!");
   }
}

然后，创建一个包含以下内容的 Dockerfile：

FROM openjdk:11-jdk
COPY HelloWorld.java .
RUN javac HelloWorld.java
CMD java HelloWorld

使用以下命令构建镜像：
docker build -t helloworld:huge .

让我们修改 Dockerfile，添加以下内容，以展示多阶段 Docker 构建的工作原理。

FROM openjdk:11-jdk AS build
COPY HelloWorld.java .
RUN javac HelloWorld.java

FROM openjdk:11-jre AS run
COPY --from=build HelloWorld.class .
CMD java HelloWorld

使用以下命令构建镜像：

docker build -t helloworld:small .

现在，让我们来比较一下这两张图片。请查看使用以下命令创建的图片：

docker images

希望您能看出两个镜像的大小差异。这样，您就可以在同一个 Dockerfile 中分离构建环境和运行时环境。COPY --from=build HelloWorld.class .在创建 Dockerfile 时，请使用多阶段 Docker 构建方法，并将构建环境作为依赖项。这将有助于最大限度地减小 Docker 镜像的大小。

Node.js 示例

让我们通过一个简单的Node.js应用程序来学习，该应用程序具有一个简单的Dockerfile。

FROM node:14-alpine
ADD . /app
WORKDIR /app
COPY package.json .
RUN npm install --production
COPY . .
EXPOSE 3002
CMD [ "node", "app.js" ]

让我们使用以下命令构建镜像：
docker build -t [DockerHub username]/image name:tag

使用以下命令将镜像推送到 Docker Hub：
docker push [DockerHub username]/image name:tag

我已将镜像推送到 DockerHub，以下是镜像及其大小信息。

现在，让我们尝试使用多阶段 Docker 构建的概念，并修改我们现有的 Dockerfile。

FROM node:14-alpine as base
ADD . /app
WORKDIR /app
COPY package.json .
RUN npm install 
FROM alpine:latest
COPY --from=stage1 /app /app
WORKDIR /app
EXPOSE 3002
CMD [ "node", "app.js" ]

让我们使用与上面类似的命令来构建并推送镜像。只需确保给镜像指定一个不同的名称即可。

现在，比较一下镜像大小。使用常规 Dockerfile 生成的镜像大小为 48.81 MB，而使用多阶段 Docker 构建生成的镜像大小为 7.12 MB。看出区别了吗？使用多阶段 Docker 构建方法生成的镜像更加优化。

另一个例子展示了如何高效地使用多阶段 Docker 构建，那就是当你想要针对不同的环境剖析 Dockerfile 时。

一个标准的 Dockerfile 文件如下所示：

FROM node:14-alpine

WORKDIR /src
COPY package.json package-lock.json /src/
RUN npm install --production

COPY . /src

EXPOSE 3000

CMD ["node", "bin/www"]

我们将根据上面的 Dockerfile 创建 3 个简单的阶段。

1. 基础阶段：此阶段将与原始 Dockerfile 有一些共同之处。
2. 生产阶段：此阶段将包含对生产环境有用的物品
3. 开发阶段：此阶段将包含对开发环境有用的组件

修改后的Dockerfile如下所示：

FROM node:14-alpine as base

WORKDIR /src
COPY package.json package-lock.json /src/
EXPOSE 3000

FROM base as production
ENV NODE_ENV=production
RUN npm ci
COPY . /src
CMD ["node", "bin/www"]

FROM base as dev
ENV NODE_ENV=development
RUN npm install -g nodemon && npm install
COPY . /src
CMD ["nodemon", "bin/www"]

多阶段构建的一些显著优势：

• 优化 Docker 镜像的整体大小
• 免去了为不同阶段创建多个 Dockerfile 的麻烦。
• 易于调试特定构建阶段
• 能够在新的环境中将前一阶段作为新阶段使用
• 能够利用缓存图像来加快整个处理过程
• 通过多阶段构建，随着镜像尺寸的减小，可以降低发现漏洞的风险。

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结论

多阶段构建有助于构建可在任何地方运行的优化 Docker 镜像。如果您希望简化软件交付流程，那么您绝对应该了解多阶段 Docker 构建的工作原理。这种方法可以加快软件部署速度，并且镜像可以重复使用，从而节省时间和精力。多阶段构建是简化镜像创建流程并节省开发人员时间的绝佳方式。

在云原生环境中，安全性至关重要。多阶段 Docker 构建的一大优势在于，它可以减少镜像中的依赖项和不必要的软件包，从而缩小攻击面。此外，它还能保持镜像的简洁和精简，只包含运行生产环境应用程序所需的组件。否则，我们最终都会构建并推送体积庞大且漏洞百出的镜像，这些漏洞可能为攻击者提供入侵应用程序的便捷途径。尝试使用多阶段 Docker 构建来优化镜像并提升安全性。希望本文能帮助您更好地了解多阶段 Docker 构建及其优势。