最佳化 Dockerfile - 精簡 image - iT 邦幫忙::一起幫忙解決難題，拯救 IT 人的一天

第 12 屆 iThome 鐵人賽

DAY 15

DevOps

30 天與鯨魚先生做好朋友系列第 15 篇

最佳化 Dockerfile - 精簡 image

12th鐵人賽 docker

Miles

2020-09-30 17:51:11

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最佳化 Dockerfile 還有很多方向，那筆者以精簡 image 做為結尾，有興趣可以參考文末的參考資料連結。

精簡 image 筆者分成兩個部分說明，一個是容量，另一個是 commit 數。到昨天為止，Dockerfile 內容有點少，筆者先根據 Laravel 官網的 Server Requirements 與 Redis 把 bcmath 和 redis PHP Extension 安裝也加入 Dockerfile：

FROM php:7.3

# 全域設定
WORKDIR /source

# 安裝環境、安裝工具
RUN curl -sS https://getcomposer.org/installer | php && mv composer.phar /usr/local/bin/composer
RUN apt update && apt install unzip

# 安裝 bcmath 與 redis
RUN docker-php-ext-install bcmath
RUN pecl install redis
RUN docker-php-ext-enable redis

# 加速套件下載的套件
RUN composer global require hirak/prestissimo
 
# 安裝程式依賴套件
COPY composer.* ./
RUN composer install --no-scripts

# 複製程式碼
COPY . .
RUN composer run post-autoload-dump

CMD ["php", "artisan", "serve", "--host", "0.0.0.0"]

接著就看筆者如何精簡這份 image

精簡容量

Docker 讓啟動 container 的流程變簡單，理論上啟動 container 應該是飛快的，但 image 如果又肥又大，那這件事就只能活在理論裡了。

移除暫存檔案

有的指令會在執行過程產生暫存檔案，如上例的 apt 和 composer global require 都會產生下載檔案的 cache 並 commit 進 image。這些檔案通常沒有必要保留，因此可以移除節省空間。

這裡要重新提醒一個 Dockerfile 產生 Docker image 的觀念：一個指令就是一個 commit，有多少 commit 就會佔用多少容量。比方說下面的寫法：

RUN curl -LO https://example.com/download.zip && dosomething
RUN rm download.zip

這個寫法會產生一個有 download.zip 檔案的 commit 與一個移除 download.zip 檔案的 commit，這樣是無法確實地把 download.zip 容量釋放出來的，需要改用下面的寫法：

RUN curl -LO https://example.com/download.zip && dosomething && rm download.zip

這個寫法，RUN 指令最後的結果會是 download.zip 檔案已移除，因此 commit 就不會有 download.zip 的內容。

總之，當看到移除檔案的指令是獨立一個 RUN 的話，那個指令通常是有像上面範例一樣的改善空間。

`apt` 調整寫法實測

apt 清除快取的寫法為：

apt clean && rm -rf /var/lib/apt/lists/*

# 或使用 apt-get
apt-get clean && rm -rf /var/lib/apt/lists/*

筆者實測下面兩種寫法：

RUN apt update && apt install unzip
RUN apt update && apt install unzip && apt clean && rm -rf /var/lib/apt/lists/*

結果如下：

$ docker images laravel
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
laravel             latest              ac4543dab760        37 minutes ago      502MB
laravel             optimized           c68838f961f0        43 seconds ago      485MB

可以看得出明顯的差異。

`composer global require` 調整寫法實測

Composer 清快取的指令為 composer clear-cache。實測下面兩種寫法：

RUN composer global require hirak/prestissimo
RUN composer global require hirak/prestissimo && composer clear-cache

RUN composer install --no-scripts
RUN composer install --no-scripts && composer clear-cache

結果如下：

$ docker images laravel
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
laravel             latest              ac4543dab760        41 minutes ago      502MB
laravel             optimized           5672f76be599        6 seconds ago       461MB

可以看出這個差異也非常多，兩個總合起來就能省掉 50MB 的空間，不無小省。

最終的 Dockerfile 如下：

FROM php:7.3

# 全域設定
WORKDIR /source

# 安裝環境、安裝工具
RUN curl -sS https://getcomposer.org/installer | php && mv composer.phar /usr/local/bin/composer
RUN apt update && apt install unzip && apt clean && rm -rf /var/lib/apt/lists/*
RUN docker-php-ext-install bcmath
RUN pecl install redis
RUN docker-php-ext-enable redis

# 加速套件下載的套件
RUN composer global require hirak/prestissimo && composer clear-cache

# 安裝程式依賴套件
COPY composer.* ./
RUN composer install --no-scripts && composer clear-cache

# 複製程式碼
COPY . .
RUN composer run post-autoload-dump

CMD ["php", "artisan", "serve", "--host", "0.0.0.0"]

雙管齊下的結果如下：

$ docker images laravel
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED              SIZE
laravel             latest              097e4cc0805f        3 seconds ago        502MB
laravel             optimized           55d3a5fcfd3d        About a minute ago   443MB

移除非必要的東西

以最初的目標來看，是要啟動一個 Laravel 的 server 並看到歡迎頁，那其實有些套件就不是必要的，如單元測試套件。Composer 加上 --no-dev 參數即可排除開發階段安裝的套件。

RUN composer install --no-dev --no-scripts && composer clear-cache

結果如下：

$ docker images laravel
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
laravel             latest              097e4cc0805f        38 minutes ago      502MB
laravel             optimized           fd655c5532e0        3 seconds ago       426MB

其他常見非必要的工具如 vim、sshd、git 等，在 container 執行的時候，通常都用不到，這些都是可以移除的目標。

本範例沒有非必要的工具。

改使用容量較小的 image

剛開始使用 Docker 的時候，通常會找自己比較熟悉的 Linux 發行版，像筆者是 Ubuntu 派的。不同的發行版，其實容量也有點差異，以下是今天下載 Ubuntu、Debian、CentOS、Alpine 的容量比較：

REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
ubuntu              latest              9140108b62dc        3 days ago          72.9MB
debian              stable-slim         da838f7eb4f8        2 weeks ago         69.2MB
debian              latest              f6dcff9b59af        2 weeks ago         114MB
centos              latest              0d120b6ccaa8        7 weeks ago         215MB
alpine              latest              a24bb4013296        4 months ago        5.57MB

這裡可以看到 Alpine 小到很不可思議，而 Debian 則是有普通版跟 slim 版，這些都是可以嘗試的選擇。以 PHP 官方 image 來說，主要版本是 Debian，但也有 Alpine 的版本，因此如果有需要追求極小 image 的話，也是可以多找看看有沒有已經做好的 Alpine 版本可以 FROM 來用，網路也比較多文章在討論使用 Alpine 的好處。

以下為改寫成 Alpine 的 Dockerfile，主要差異在 apk 安裝指令：

FROM php:7.3-alpine

# 全域設定
WORKDIR /source

# 安裝環境、安裝工具
RUN curl -sS https://getcomposer.org/installer | php && mv composer.phar /usr/local/bin/composer
RUN apk add --no-cache unzip
RUN docker-php-ext-install bcmath
RUN apk add --no-cache --virtual .build-deps autoconf g++ make && pecl install redis && apk del .build-deps
RUN docker-php-ext-enable redis

# 加速套件下載的套件
RUN composer global require hirak/prestissimo && composer clear-cache

# 安裝程式依賴套件
COPY composer.* ./
RUN composer install --no-dev --no-scripts && composer clear-cache

# 複製程式碼
COPY . .
RUN composer run post-autoload-dump

CMD ["php", "artisan", "serve", "--host", "0.0.0.0"]

改完之後的結果如下，差了 300MB：

$ docker images laravel
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
laravel             optimized           ce9f7438e818        14 seconds ago      102MB
laravel             latest              097e4cc0805f        53 minutes ago      502MB

雖然看起來很美好，但事實上改用 Alpine 並不是簡單的事，以下聊聊筆者從 Ubuntu 轉 Alpine 的一點心得。

shell 不是 bash

因筆者對寫腳本不熟，因此有發生 bash 指令在 sh 上不能使用的問題，當時處理了很久才解決。

不同的套件管理工具

Ubuntu 為 apt，Alpine 為 apk。用途都是下載套件，使用概念大多都差不多，而實際使用上最大的困擾在於套件名稱不同。比方說，Memcached 的相關套件，apt 叫 libmemcached-dev，apk 則是 libmemcached-libs，這類問題都得上網查詢資料，以及做嘗試才能找到真正要的套件為何。

系統使用的 libc 不同

Alpine 採用 musl libc 而不是 glibc 系列，因此某些套件可能會無法使用。

更詳細的說明可參考 PHP image 或其他官方 image 對於 Alpine image 的解釋。

官方說法是大多數套件都沒有問題，但聽朋友說過確實踩過這個雷，只是筆者從來沒遇過，所以沒有範例可以說明。

精簡 commit

Docker 的 commit 數量是有限制的，為 127 個，這是精簡的理由之一。另一個更重大的理由是：如果檔案系統使用 AUFS 的前提下，只要 commit 數越多，檔案系統的操作就會越慢，因此更需要想辦法來減少 commit 數。

參考 DOCKER基础技术：AUFS

合併 commit

再次提醒，一個 Docker 指令就是一個 commit。通常能合併的會是 RUN 指令，如：

# 合併前
RUN apk add --no-cache git
RUN apk add --no-cache unzip

# 合併後
RUN apk add --no-cache git unzip

可是如果指令過長的話，就會失去維護性。通常筆者會改寫成像下面這樣：

RUN apk add --no-cache \
        git \
        unzip

這樣比較能一眼看出目前裝了什麼套件，但相對在 build 的過程，資訊相較就會比較雜亂。

筆者參考官方 Dockerfile，發現 set -xe 可以對查 log 有幫助：

FROM php:7.3-alpine

RUN set -xe && \
        apk add --no-cache \
            git \
            unzip

實際作用筆者沒有特別研究，但對於 build 過程的影響，最主要的差異在：不管串接幾個指令，它都會有一個像下面的 log：

+ apk add --no-cache git unzip

它還會同時把空白全部去除，這樣在看 build log 會非常清楚。

要如何決定合併的做法

追求極致，把所有 RUN 合併在一個 commit，那這樣就會喪失分層式可以共用 image 的優點，因此如何拿捏適點的 commit 大小，是很有藝術的。

以 PHP 為例，筆者通常會分成下面幾種類型：

系統層的準備，如 unzip
PHP extension 的準備，如 bcmath 或 redis
依賴下載，包括 Composer 執行檔
執行程式初始化順序

這邊就不說明怎麼處理的，直接給結果吧：

FROM php:7.3-alpine

# 全域設定
WORKDIR /source

# 安裝環境
RUN apk add --no-cache unzip

# 安裝 extension
RUN set -xe && \
        apk add --no-cache --virtual .build-deps \
            autoconf \
            g++ \
            make \
        && \
            docker-php-ext-install \
                bcmath \
        && \
            pecl install \
                redis \
        && \
            docker-php-ext-enable \
                redis \
        && \
            apk del .build-deps \
        && \
            php -m

RUN set -xe && \
        curl -sS https://getcomposer.org/installer | php && \
        mv composer.phar /usr/local/bin/composer

# 加速套件下載的套件
RUN composer global require hirak/prestissimo && composer clear-cache

# 安裝程式依賴套件
COPY composer.* ./
RUN composer install --no-dev --no-scripts && composer clear-cache

# 複製程式碼
COPY . .
RUN composer run post-autoload-dump

CMD ["php", "artisan", "serve", "--host", "0.0.0.0"]