Docker 多阶段构建的原理及构建过程展示

Docker多阶段构建是一个优秀的技术，可以显著减少 Docker 镜像的大小，从而加快镜像的构建速度，并减少镜像的传输时间和存储空间。本文将详细介绍 Docker 多阶段构建的原理、用途以及示例。

Docker 多阶段构建的原理

在传统的 Docker 镜像构建中，我们通常需要在 Dockerfile 中指定多个步骤，每个步骤都需要添加一些新的层到镜像中。这样做的问题是，每个层都会添加额外的文件和元数据到镜像中，因此镜像的大小会变得非常大。当需要传输这些镜像到其他地方时，这会消耗大量的时间和网络带宽。

为了解决这个问题，Docker 多阶段构建提供了一种方法来构建一个 Docker 镜像，该镜像只包含必要的文件和元数据，而不包含多余的信息。具体来说，Docker 多阶段构建允许您在同一个 Dockerfile 中定义多个阶段，每个阶段可以独立地构建、测试和优化。在每个阶段结束时，只需将必要的文件和元数据复制到下一个阶段，并舍弃上一个阶段中的多余信息。这样，您就可以在不增加镜像大小的情况下构建出一个可靠的 Docker 镜像。

Docker 多阶段构建的用途

Docker 多阶段构建的主要用途是减少 Docker 镜像的大小。由于每个阶段只包含必要的文件和元数据，所以您可以显著减少 Docker 镜像的大小，并加快构建速度。此外，Docker 多阶段构建还提供了一种简单的方法来构建、测试和优化多个应用程序，因为每个阶段都可以使用不同的环境和工具。

Docker 多阶段构建的示例

下面是一个使用 Docker 多阶段构建构建 Nginx应用程序的示例。该示例分为两个阶段：第一个阶段使用 Alpine 官方镜像来构建应用程序，第二个阶段使用 Alpine镜像 +Nginx运行时文件来运行应用程序。

首先拉取一个alpline镜像，并查看镜像的大小，可以看到只有7M

[root@server159 ~]# docker pull alpine
[root@server159 ~]# docker images
REPOSITORY       TAG       IMAGE ID       CREATED        SIZE
centos7-python   v1        e6a497c56c1c   16 hours ago   526MB
php-fpm          v1        0474bd7488fa   39 hours ago   698MB
debian           latest    676aedd4776f   3 weeks ago    117MB
alpine           latest    8ca4688f4f35   4 weeks ago    7.34MB
centos           7         eeb6ee3f44bd   2 years ago    204MB
nginx            1.18.0    c2c45d506085   2 years ago    133MB

随便创建一个空目录，最好是空的不要有其它文件

然后编写一个Dockerfile文件

[root@server159 alpine]# ls
Dockerfile 

[root@server159 alpine]# cat Dockerfile 
FROM     alpine:latest as relay_nginx
RUN      sed  -i 's/dl-cdn.alpinelinux.org/mirrors.aliyun.com/g'  /etc/apk/repositories  && \
         apk add --no-cache  gcc libgcc libc-dev zlib-dev pcre-dev wget make openssl-dev && \

         wget -c http://nginx.org/download/nginx-1.22.0.tar.gz && \
         tar xf nginx-1.22.0.tar.gz && \
         cd nginx-1.22.0 && \
         ./configure --prefix=/usr/local/nginx  --with-http_ssl_module --with-http_auth_request_module --with-http_random_index_module && \
        make && make install && \
        rm -rf  /usr/local/nginx/conf/*.default && \
        cd ../ && \
        rm -rf nginx-1.22.0* /var/cache/apk/*
 
ADD     ./index.html  /usr/share/nginx/html/index.html
EXPOSE 80
EXPOSE 443

ENTRYPOINT ["/usr/local/nginx/sbin/nginx","-g","daemon off;"]

然后构建镜像

[root@server159 alpine]# docker build --no-cache -t nginx:alpine-1.0 .

构建完以后查看我们的镜像，可以看到大小为172M

[root@server159 alpine]# docker images
REPOSITORY       TAG          IMAGE ID       CREATED          SIZE
nginx            alpine-1.0   e096be22d040   34 seconds ago   172MB
centos7-python   v1           e6a497c56c1c   16 hours ago     526MB
php-fpm          v1           0474bd7488fa   39 hours ago     698MB
debian           latest       676aedd4776f   3 weeks ago      117MB
alpine           latest       8ca4688f4f35   4 weeks ago      7.34MB
centos           7            eeb6ee3f44bd   2 years ago      204MB
nginx            1.18.0       c2c45d506085   2 years ago      133MB

构建一个容器查看效果

[root@server159 alpine]# docker run --name nginx-alpine-1.0 -d  -p8080:80 nginx:alpine-1.0 
21fa466986ab11cfac2c8c23b4772e8c2213d83e2ffc414c289420756106d1ed

去浏览器访问

可以看到容器是正常运行的

然后我们再编写Dockerfile文件，多加一层镜像的构建

[root@server159 alpine]# cat Dockerfile 
FROM     alpine:latest as relay_nginx
RUN      sed  -i 's/dl-cdn.alpinelinux.org/mirrors.aliyun.com/g'  /etc/apk/repositories  && \
         apk add --no-cache  gcc libgcc libc-dev zlib-dev pcre-dev wget make openssl-dev && \

         wget -c http://nginx.org/download/nginx-1.22.0.tar.gz && \
         tar xf nginx-1.22.0.tar.gz && \
         cd nginx-1.22.0 && \
         ./configure --prefix=/usr/local/nginx  --with-http_ssl_module --with-http_auth_request_module --with-http_random_index_module && \
        make && make install && \
        rm -rf  /usr/local/nginx/conf/*.default && \
        cd ../ && \
        rm -rf nginx-1.22.0* /var/cache/apk/*
 
FROM    alpine:latest as alpine_nginx
RUN     sed  -i 's/dl-cdn.alpinelinux.org/mirrors.aliyun.com/g'  /etc/apk/repositories && \
        apk add --no-cache  zlib-dev pcre-dev openssl-dev && \
        rm -rf /var/cache/apk/*

COPY --from=relay_nginx /usr/local/nginx /usr/local/nginx
EXPOSE 80
EXPOSE 443

ENTRYPOINT ["/usr/local/nginx/sbin/nginx","-g","daemon off;"]

编写完毕以后我们构建一个2.0版本的镜像

[root@server159 alpine]# docker build --no-cache -t nginx:alpine-2.0 .

产看镜像

[root@server159 alpine]# docker images
REPOSITORY       TAG          IMAGE ID       CREATED          SIZE
nginx            alpine-2.0   11c2c53e9585   10 seconds ago   24.1MB
nginx            alpine-1.0   603a2f2545fe   6 minutes ago    172MB
centos7-python   v1           e6a497c56c1c   16 hours ago     526MB
php-fpm          v1           0474bd7488fa   39 hours ago     698MB
debian           latest       676aedd4776f   3 weeks ago      117MB
alpine           latest       8ca4688f4f35   4 weeks ago      7.34MB
centos           7            eeb6ee3f44bd   2 years ago      204MB
nginx            1.18.0       c2c45d506085   2 years ago      133MB

可以惊奇的发现我们2.0的镜像仅仅只有24M,小了好几倍

然后也用2.0的镜像生成一个容器测试一下可用性

[root@server159 alpine]# docker run --name nginx-alpine-2.0 -d  -p8081:80 nginx:alpine-2.0 
73e2a462573e3c5298ad6e255a95d214aad58ce498becfcac2fde8799c796d1e

然后去网页访问

说明我们的2.0版本镜像也是可以正常运行的

但是却小了好多，那是因为我们构建了两层的镜像，而底层的镜像会被压缩

所以这就是多层镜像构建的好处，在发布的时候可以大大缩减镜像的大小

在这个基础上再定制我们自己想要的镜像，就是一项很好的优化