Docker Multi-platform 实践

0x00 前言

缘起于使用 MBP M1 Arm64 构建的 docker 镜像推到 Amd64 架构的测试环境中可以正常运行，好奇 Docker 是怎么实现的。

0x01 docker multi-platform 原理

参考 Manuals / Docker Build / Building images / Multi-platform images，Docker 通过两个方面使 docker 镜像可以一次构建，多平台运行：

1. 通过 buildx 可以一次构建多个平台的镜像，或者在 docker build 时通过 --platform 指定构建镜像的运行平台；
2. 通过 binfmt_misc 和 QEMU 模拟运行不同于当前平台的镜像；

运行环境需要满足以下条件:

• kernel >= 4.8
• binfmt-support >= 2.1.7
• docker engine >= 19.03

docker 镜像默认的运行平台需要通过以下命令查看：

docker image inspect --format='{{ .Architecture }}'

0x02 docker build

构建不同平台的 docker 镜像方式可以分为两种：

1. docker build 时通过 --platform 参数，或者设置 DOCKER_DEFAULT_PLATFORM 变量的方式指定镜像的运行平台；

   docker build --platform linux/arm64/v8 --tag aggresss/benchmark_bc:arm64_v8 .
   docker build --platform linux/amd64 --tag aggresss/benchmark_bc:amd64 .
   

2. 通过 buildx 插件构建镜像；

   docker buildx create --use --name=mutil-platform-builder
   docker buildx build --push --platform linux/arm64,linux/amd64 --tag aggresss/benchmark_bc:v0.0.1 .
   

0x03 docker run

当 docker 镜像运行平台与指定的平台不一致时，通常会有类似下面的提示：

WARNING: The requested image’s platform (linux/amd64) does not match the detected host platform (linux/arm64/v8) and no specific platform was requested

可见，跨平台虽然可以运行，但是性能肯定会受到影响，接下来通过一个实验验证下跨平台运行的性能损耗。

鉴于简洁性考虑，我们使用 bc 运算 arctan() 的方式求圆周率小数点后 5000 位的时间作为 benchmark 来粗略的估算一下非跨平台运行和跨平台运行的性能差别。

time echo "scale=5000; a(1)*4" | bc -l

Dockerfile:

# A simple /bin/sh CPU benchmark using bc on alpine image
FROM alpine
RUN apk update && apk add bc
WORKDIR '/payload'
ADD benchmark_bc.sh .
CMD ["sh", "benchmark_bc.sh"]

benchmark_bc.sh:

#!/bin/sh
time sh -c 'echo "scale=5000; a(1)*4" | bc -l'

测试环境：

uname -a
Darwin localhost 22.4.0 Darwin Kernel Version 22.4.0: Mon Mar  6 20:59:28 PST 2023; root:xnu-8796.101.5~3/RELEASE_ARM64_T6000 arm64

运行结果：

docker run -it --rm aggresss/benchmark_bc:arm64_v8
real    0m 16.10s
user    0m 15.86s
sys     0m 0.23s

docker run -it --rm aggresss/benchmark_bc:amd64
real    0m 58.72s
user    0m 57.68s
sys     0m 1.02s

可见，在当前的测试环境下，跨平台运行的效率大概只有非跨平台运行的 1/4 。

参考文档

1. Manuals / Docker Build / Building images / Multi-platform images
2. How To Get The Value Of Pi In Bc Calculations
3. Run the simplest CPU benchmark using a Docker image
4. 使用Docker buildx构架多平台镜像