Docker多阶段构建镜像multi-stage详解

多阶段构建是一个新特性，需要 Docker 17.05 或更高版本的守护进程和客户端。对于那些努力优化 Dockerfiles 并使其易于阅读和维护的人来说，多阶段构建非常有用。

在之前先来学习术语：

• multi-stage 多阶段
• build 构建
• image 镜像
• stage 阶段

一、使用在多阶段构建之前

构建镜像时最具挑战性的事情之一就是缩小镜像大小。

Dockerfile 中的每一条指令都会在镜像中添加一个层，在进入下一层之前，您需要记住清除所有不需要的工件。

要编写一个真正高效的 Dockerfile，传统上需要使用 shell 技巧和其他逻辑来保持层尽可能小，并确保每一层都有它需要的来自前一层的工件，而没有其他东西。

实际上，有一个 Dockerfile 用于开发环境（包含构建应用程序所需的所有内容，包括编译工具等），同时有一个精简的 Dockerfile 用于生产环境（仅包含应用程序和运行应用程序所需的内容）是非常常见的。这被称为“建造者模式”。维护两个 Dockerfiles 并不理想。

这里一个例子，对比一下 Dockerfile

优化前 Dockerfile：

FROM openjdk:8u171-jdk-alpine3.8
 
ADD . /app
WORKDIR /app
 
RUN apk add maven \
  && mvn clean package \
  && apk del maven \
  && mv target/final.jar / \
  && cd / \
  && rm -rf /app \
  && rm -rf /root/.m2
 
ENTRYPOINT java -jar /final.jar

优化后 Dockerfile：

FROM openjdk:8u171-jdk-alpine3.8 as builder
 
ADD . /app
WORKDIR /app
 
RUN apk add maven \
  && mvn clean package \
  && apk del maven \
  && mv target/final.jar /
 
FROM openjdk:8u181-jre-alpine3.8 as environment
WORKDIR /
COPY --from=builder /final.jar .
ENTRYPOINT java -jar /final.jar

1. 很明显，优化后的 Dockerfile 新增了 FROM AS 这个命令，并出现了两个 FROM。这就是多阶段构建。
2. 请注意，此示例还使用 Bash 操作符 && 将两个 RUN命令人为压缩在一起，以避免在镜像中创建额外的层。这很容易发生故障，也很难维护。例如，很容易插入另一个命令而忘记使用 \ 字符继续行。

二、了解下多阶段构建

多阶段构建是 Docker 17.05 的新增功能，它可以在一个 Dockerfile 中使用多个 FROM 语句，以创建多个 Stages（阶段）。每个阶段间独立（来源请求），可以通过 COPY --from 来获取其它阶段的文件

看看在 Dockerfile 中使用编译工具构建一个 JAR，并只保留构建完的 JAR 和运行时交给 Image，其它则扔掉应该怎么做：

# 第一阶段——编译
FROM openjdk:8u171-jdk-alpine3.8 as builder # 自带编译工具
ADD . /app
WORKDIR /app
RUN ... 省略编译和清理工作...
 
 
# 现在，JAR 已经出炉。JDK 不再需要，所以不能留在镜像中。
# 所以我们开启第二阶段——运行，并扔掉第一阶段的所有文件（包括编译工具）
# 第二阶段——运行
FROM openjdk:8u181-jre-alpine3.8 as environment # 只带运行时环境
 
# 目前，编译工具等上一阶段的东西已经被我们抛下。目前的镜像中只有运行时环境，
# 我们需要把上一阶段的结果拿来，其它不要。
COPY --from=0 /final.jar .
 
# 好了，现在镜像只有必要的运行时和 JAR 了。
ENTRYPOINT java -jar /final.jar

如上就是多阶段构建的介绍

三、使用多阶段构建

1. 只有最后一个stage才会被纳入image中

多阶段构建的核心命令是 FROM。FORM 对于身经百战的你来说已经不用多讲了。在多阶段构建中，每次 FROM 都会开启一个新的 Stage（阶段），可以看作一个新的 Image（不够准确、来源请求），与其它阶段隔离（甚至包括环境变量）。只有最后的 FROM 才会被纳入 Image 中。

我们来做一个最 simple 的多阶段构建例子：

# Stage 1
FROM alpine:3.8
WORKDIR /demo
RUN echo "Hello, stage 1" > /demo/hi-1.txt
 
# Stage 2
FROM alpine:3.8
WORKDIR /demo
RUN echo "Hello, stage 2" > /demo/hi-2.txt

可以自己构建一下这个 Dockerfile，然后 docker save > docker.tar

看看其中的内容。不出意外应该只有 /demo/hi-2.txt 和 Alpine。

在这个 Dockerfile 中，我们创建了两个阶段。第一个阶段创建 hi-1.txt，第二个阶段创建 hi-2.txt，且第二个阶段会被加入最终 Image，其它不会。

2. 复制文件——阶段间的桥梁

如果阶段间完全隔离，那么多阶段就没有意义——上一个阶段的结果会被完全抛弃，并进入全新的下一阶段。

我们可以通过 COPY 命令来获取其它阶段的文件。在多阶段中使用 COPY 和普通应用完全一致，仅需要添加 –form ` 即可。那么，我们修正上一个例子，使最终镜像包含两个阶段的产物：

# Stage 1
FROM alpine:3.8
WORKDIR /demo
RUN echo "Hello, stage 1" > /demo/hi-1.txt
 
# Stage 2
FROM alpine:3.8
WORKDIR /demo
COPY --from=0 /demo/hi-1.txt /demo
RUN echo "Hello, stage 2" > /demo/hi-2.txt

• 重新构建并保存（Save），你会发现多了一层 Layer，其中包含 hi-1.txt。
• 第二个 FROM 指令用 alpine:3.8 镜像作为基础，开始一个新的构建阶段。
• COPY --from=0 行只将前一阶段的构建工件复制到这个新阶段；
• FROM 指令的第一个整数从 0 开始，0代表第一阶段

3. 阶段命名——快速识别

每次使用 stage index 并不是一件很妙的事情。

这时候，可以通过阶段命名的方式给它们赋予名字，以方便识别。

为阶段添加名字很简单，只需要在 FROM 后加上 as 即可。

现在，我们更新 Dockerfile，给予阶段名称并使用名称来 COPY。

# Stage 1, it's name is "build1"
FROM alpine:3.8 as build1
WORKDIR /demo
RUN echo "Hello, stage 1" > /demo/hi-1.txt
 
# Stage 2, it's name is "build2"
FROM alpine:3.8 as build2
WORKDIR /demo
# No longer use indexes
COPY --from=build1 /demo/hi-1.txt /demo
RUN echo "Hello, stage 2" > /demo/hi-2.txt

重新构建并保存，结果应该同上次相同。

4. 仅构建其中的部分阶段——轻松调试

Docker 还为我们提供了一个很方便的调试方式——仅构建部分阶段。它可以使构建停在某个阶段，并不构建后面的阶段。这可以方便我们调试；区分生产、开发和测试。

仍然沿用上次的 Dockerfile，但使用 --target 参数进行构建：

$ docker build --target build1 .

再次 Save，你会发现只有 build1 的内容。

总结

这就是一些多阶段构建的用法

很显然，利用多阶段无需包含无用的 JDK，JDK 只在编译时起作用，编译完便无用了，只需要 JRE 即可。所以，利用多阶段构建可以隔离编译阶段和运行阶段，以达到镜像最优化。

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持脚本之家。

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