Docker 多阶段构建指南

Docker 官方多阶段构建文档

什么是多阶段构建？

多阶段构建（Multi-Stage Builds）是一种 Docker 构建技巧，它允许你在 Dockerfile 中定义多个 FROM 指令，每个阶段都可以用不同的基础镜像和构建步骤。这种方法可以有效地减小 Docker 镜像的大小，并且使得构建过程更加高效。

为什么使用多阶段构建？

  1. 减小镜像体积：通过仅保留最终所需的文件和依赖，可以避免将不必要的构建工具和临时文件包含到最终镜像中。

  2. 简化 Dockerfile：多阶段构建可以将不同的构建步骤分离开，使 Dockerfile 更加清晰和易于管理。

  3. 提高安全性：只将必要的文件和依赖打包到生产环境镜像中，减少潜在的安全风险。

基本概念

在 Dockerfile 中，你可以使用多个 FROM 指令，每个指令都标志着一个新的构建阶段。你可以从一个阶段复制文件到另一个阶段，这样可以在多个阶段之间共享文件。

每个阶段都可以有独立的基础镜像，而最终的镜像只会包含最后一个阶段的文件。

示例：使用多阶段构建

下面是一个常见的多阶段构建示例，它演示了如何构建一个 Node.js 应用，并确保最终镜像只有应用代码和必需的依赖，而没有开发工具和构建文件。

示例 Dockerfile

# 阶段 1：构建应用
FROM node:14 AS builder

# 设置工作目录
WORKDIR /app

# 将 package.json 和 package-lock.json 复制到容器中
COPY package.json package-lock.json ./

# 安装应用的依赖
RUN npm install

# 复制应用的源代码
COPY . .

# 构建应用（例如编译 TypeScript 或打包应用）
RUN npm run build

# 阶段 2：生产镜像
FROM node:14-slim

# 设置工作目录
WORKDIR /app

# 只从构建阶段复制需要的文件（比如构建后的应用代码）
COPY --from=builder /app/dist /app/dist
COPY --from=builder /app/node_modules /app/node_modules

# 启动应用
CMD ["node", "dist/app.js"]

解析 Dockerfile

  1. 阶段 1 - builder：

    • 使用 node:14 镜像作为基础镜像，安装项目依赖，构建源代码。

    • 在这一阶段，安装所有的开发依赖（如构建工具、TypeScript 等），并将构建后的文件保存在 /app/dist 目录中。

  2. 阶段 2 - 生产镜像：

    • 使用 node:14-slim 作为基础镜像，它比 node:14 镜像更小，去除了很多不必要的工具。

    • 从第一阶段（builder）复制构建后的代码（/app/dist）和生产依赖（/app/node_modules）。

    • 只有运行时所需的文件和依赖被包含在最终镜像中，避免了开发依赖和构建工具，从而减小了镜像体积。

使用 --from 指令

  • COPY --from=builder 用来从 builder 阶段复制文件到当前阶段。

  • 你可以选择指定从哪个阶段复制文件，只将你需要的文件带入最终镜像。

多阶段构建的好处

1. 减小镜像体积

通过将构建工具（如编译器、开发依赖等）保留在构建阶段，只将最终的应用和运行时依赖复制到生产镜像中，可以显著减少镜像的体积。

例如，在上面的示例中，构建工具和临时文件都不会包含在最终的镜像中，生产镜像仅包含应用代码和生产依赖。

2. 提高构建速度

当 Dockerfile 中包含多个阶段时，Docker 会缓存每个阶段的构建结果。如果某个阶段没有变化，Docker 会复用该阶段的缓存，从而避免不必要的重新构建。这使得后续构建更快。

3. 清晰的构建步骤

多阶段构建允许将不同的构建步骤分离到不同的阶段中。例如，安装依赖、构建应用、清理临时文件等，可以在不同的阶段进行处理，使 Dockerfile 更加易读和可维护。

4. 灵活性

每个构建阶段都可以使用不同的基础镜像，使得你可以灵活选择合适的镜像。例如，你可以在构建阶段使用 node:14 镜像，在生产阶段使用更小的 node:14-slim 镜像，确保最终镜像更小。

高级用法：缓存共享

在多阶段构建中，Docker 会缓存每个构建阶段的结果。如果你在某个阶段没有更改文件，Docker 会重用该阶段的缓存。你可以利用这一点来优化构建过程，尤其是在依赖不经常变化的情况下。

例如，如果你只修改了应用代码，而没有修改 package.json，Docker 会复用安装依赖的步骤，仅重新构建应用代码部分，从而加速构建过程。

示例：避免重复安装依赖

# 阶段 1：构建应用
FROM node:14 AS builder

WORKDIR /app

# 先安装依赖，这一步如果没有变动会被缓存
COPY package.json package-lock.json ./
RUN npm install

# 复制源代码并构建
COPY . .
RUN npm run build

# 阶段 2：生产镜像
FROM node:14-slim

WORKDIR /app

# 复制构建文件
COPY --from=builder /app/dist /app/dist
COPY --from=builder /app/node_modules /app/node_modules

CMD ["node", "dist/app.js"]

  • 如果你没有修改 package.json 和 package-lock.json，Docker 会跳过 RUN npm install 阶段，直接使用缓存的 node_modules，从而加快构建速度。

总结

  • 多阶段构建 通过将构建过程分成多个阶段，只将最终所需的文件复制到最终镜像中，从而减小了 Docker 镜像的大小。

  • 每个阶段可以有不同的基础镜像和构建步骤，可以在构建过程中实现更高效的依赖安装、构建和清理。

  • 通过使用 Docker 的缓存机制，可以加速构建过程，避免重复的安装和构建步骤。

多阶段构建是 Dockerfile 编写中的一项强大工具，可以帮助你构建更加高效、精简且易于维护的 Docker 镜像。

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