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從943MB到6.34kB，容器精簡(jiǎn)大挑戰(zhàn)
作者：蟲(chóng)蟲(chóng)安全 2021-04-27 08:53:37
云計(jì)算 本文我們就學(xué)習(xí)容器精簡(jiǎn)的案例，通過(guò)一系列的騷操作，最終將鏡像的大小從943MB減小到了6.32k。
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容器給我們的生活帶來(lái)了極大便利，人人都喜歡容器，然而容器也很耗空間，動(dòng)輒幾百兆，上G的鏡像是普遍現(xiàn)象。本文我們就學(xué)習(xí)容器精簡(jiǎn)的案例，通過(guò)一系列的騷操作，最終將鏡像的大小從943MB減小到了6.32k。
概述
容器是實(shí)踐中用來(lái)解決與操作軟件版本和包依賴相關(guān)的所有問(wèn)題的有效途徑。 人人都喜歡容器，但是用容器就得面對(duì)各式各樣龐大和雜亂的鏡像，如果空間有限，則很快就會(huì)被充滿，實(shí)際上可以通過(guò)一些有效的策略來(lái)減小鏡像大小。
基本步驟
一個(gè)Http應(yīng)用容器，可以通過(guò)指定端口提供web服務(wù)。
不進(jìn)行卷掛載。
原始方案
為了獲得基準(zhǔn)鏡像大小，我們用node.js創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單只提供index.js訪問(wèn)的簡(jiǎn)單的服務(wù)器：
index.js代碼：
- const fs = require("fs");
- const http = require('http');
- const server = http.createServer((req, res) => {
- res.writeHead(200, { 'content-type': 'text/html' })
- fs.createReadStream('index.html').pipe(res)
- })
- server.listen(port, hostname, () => {
- console.log(`Server: http://0.0.0.0:8080/`);
- });
然后，將該文件內(nèi)置到一個(gè)鏡像中，鏡像基于Node官方基本鏡像。
- FROM node:14
- COPY . .
- CMD ["node", "index.js"]
編譯
- docker build -t cchttp:01 ./
鏡像大小為943MB
精簡(jiǎn)基礎(chǔ)鏡像
鏡像精簡(jiǎn)最常用，最簡(jiǎn)單，最明顯的策略之一就是使用較小的基礎(chǔ)圖像。Node鏡像中slim 變體(基于debian，但預(yù)安裝的依賴項(xiàng)較少)和基于Alpine Linux的alpine變體 。
這兩個(gè)基礎(chǔ)鏡像分別為node:14-slim 和 node:14-alpine ，其鏡像大小分別減少到167MB 和 116MB 分別。
Docker由于鏡像是分層疊加的，node.js需要依賴很多層的鏡像，除了精簡(jiǎn)解決方案目前還沒(méi)有其他變小的方法。
更換語(yǔ)言
為了進(jìn)一步優(yōu)化，需要使用運(yùn)行時(shí)依賴項(xiàng)更少的編譯語(yǔ)言。而這時(shí)候肯定會(huì)首先想到的是一個(gè)靜態(tài)編譯語(yǔ)言Golang，這是個(gè)常見(jiàn)而且不錯(cuò)的選擇。在Golang中一個(gè)基本的Web服務(wù)代碼如下：
web.go：
- package main
- import (
- "fmt"
- "log"
- "net/http"
- )
- func main() {
- fileServer := http.FileServer(http.Dir("./"))
- http.Handle("/", fileServer)
- fmt.Printf("Starting server at port 8080\n")
- if err := http.ListenAndServe(":8080", nil); err != nil {
- log.Fatal(err)
- }
- }
然后用golang官方基礎(chǔ)鏡像，將其打包到鏡像：
- FROM golang:1.14
- COPY . .
- RUN go build -o server .
- CMD ["./server"]
基于golang的解決方案，鏡像大小818MB，還是很大。
通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)是由于golang基本鏡像中安裝了很多依賴包，這些依賴包在構(gòu)建go軟件時(shí)很有用，但不是每個(gè)運(yùn)行時(shí)都需要的，所以可以從這兒著手優(yōu)化。
多階段構(gòu)建
Docker支持多階段構(gòu)建的機(jī)制，可以很輕松在具有所有必要依賴項(xiàng)的環(huán)境中構(gòu)建代碼，然后將生成的可執(zhí)行包直接打包到其他鏡像中使用。這樣就可以解決我們上一步遇到需要編譯時(shí)工具和包，但是運(yùn)行時(shí)不需要包，這樣可以極大地減少鏡像大小。
注意：Docker多階段構(gòu)建的機(jī)制是Docker 17.05引入的新特性,如果要使用該功能你需要將Docker版本升級(jí)到Docker 17.05及更高版本。
到多階段構(gòu)建dockerfile：
- ###編譯###
- FROM golang:1.14-alpine AS builder
- COPY . .
- RUN go build -o server .
- ###運(yùn)行###
- FROM alpine:3.12
- COPY --from=builder /go/server ./server
- COPY index.html index.html
- CMD ["./server"]
- Docker images
(⊙o⊙)哇，策略生效，這樣生成的鏡像只有13.2MB。
靜態(tài)編譯結(jié)合scratch基礎(chǔ)鏡像
13M的鏡像已經(jīng)很不錯(cuò)了，但是還有其他優(yōu)化的技巧。在docker世界中還有幾個(gè)基礎(chǔ)鏡像scratch ，那就是一個(gè)From 0 開(kāi)始的基礎(chǔ)鏡像，使用該鏡像沒(méi)有任何依賴，完全從0開(kāi)始，所以大小也就從0開(kāi)始。Linux 有個(gè)發(fā)行版LFS，其全稱是Linux From Scratch ，就是從零開(kāi)始自己動(dòng)手編譯出一個(gè)完整的OS。這個(gè)scratch基礎(chǔ)鏡像也是這個(gè)意思。
為了讓scratch基礎(chǔ)鏡像支持我們的web.go運(yùn)行，我們需要在編譯鏡像中添加靜態(tài)編譯的標(biāo)志，確保所有依賴都可以打包到運(yùn)行鏡像中：
- ### 編譯###
- FROM golang:1.14 as builder
- COPY . .
- RUN go build -o server \
- -ldflags "-linkmode external -extldflags -static" \
- -a web.go
- ###運(yùn)行###
- FROM scratch
- COPY --from=builder /go/server ./server
- COPY index.html index.html
- CMD ["./server"]
上面構(gòu)建過(guò)程中，在代碼鏈接過(guò)程中模式設(shè)置為external，-static鏈接外部鏈接器。
優(yōu)化后，鏡像大小為8.65MB。
最終大殺器——匯編語(yǔ)言
用Golang語(yǔ)言編寫(xiě)的程序，起碼也有大概M級(jí)別的大小，10MB鏡像應(yīng)該已經(jīng)到了可以精簡(jiǎn)的極限。但是還可以用其他技巧來(lái)大幅度精簡(jiǎn)大小，但是需要使用要給終極大殺器，那就是匯編語(yǔ)言，最終解決方案是使用一個(gè)匯編編寫(xiě)的全功能http服務(wù)器assmttpd，其源碼托管在GitHub(github/nemasu/asmttpd)。
我們還使用多階段編譯方法，在ubuntu基礎(chǔ)鏡像中先編譯其依賴項(xiàng)，然后在Scratch基礎(chǔ)鏡像中打包并運(yùn)行。
- ###編譯###
- FROM ubuntu:18.04 as builder
- RUN apt update
- RUN apt install -y make yasm as31 nasm binutils
- COPY . .
- RUN make release
- ###運(yùn)行###
- FROM scratch
- COPY --from=builder /asmttpd /asmttpd
- COPY /web_root/index.html /web_root/index.html
- CMD ["/asmttpd", "/web_root", "8080"]
產(chǎn)生的圖像大小僅為6.34kB:
然后用該鏡像運(yùn)行一個(gè)容器：
- docker run -it -p 10080:8080 cchttp:07
用curl訪問(wèn)一下：
- curl -vv 127.0.0.1:10080
總結(jié)
本文我們探索了容器精簡(jiǎn)的各種方法和嘗試。當(dāng)然由于容器的功能簡(jiǎn)單，這些策略可能不發(fā)直接在實(shí)踐中使用，但是可以作為容器調(diào)優(yōu)的思路參考。
名稱欄目：從943MB到6.34kB，容器精簡(jiǎn)大挑戰(zhàn)
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