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解析Docker构建缓存 docker cached

wys521 2024-10-22 17:34:23 精选教程 20 ℃ 0 评论

本文重点介绍如何使用 Docker 构建缓存

Docker构建缓存的原理

要理解Docker构建缓存的工作原理，我们首先需要了解Docker镜像的构建方式。Docker镜像由一系列层组成，每个层代表容器文件系统中的一次更改。每层都有一个唯一的哈希值来标识，并且可以在多个镜像之间共享。

Docker镜像中的每一层都对应于Dockerfile中的一条指令。Dockerfile是一个文本文件，包含了一系列用于构建镜像的命令。以下是一个使用nginx:latest基础镜像构建自定义网页的Dockerfile示例：

# 使用官方的nginx最新版作为基础镜像
FROM nginx:latest

# 更新软件包列表并升级所有包
RUN apt-get update && apt-get -y upgrade

# 创建一个简单的自定义首页
RUN echo '<html><body>My Custom Startpage</body></html>' > /usr/share/nginx/html/index.html

在这个示例中，FROM指令创建了基于nginx:latest镜像的新层。随后的RUN指令分别创建了两个层：一个用于更新和升级软件包，另一个用于将自定义的HTML内容写入到nginx的默认首页路径。

Docker构建缓存的工作原理是，如果Dockerfile中的指令和上下文（例如复制到镜像中的文件）没有变化，Docker会重用之前构建的层，而不是重新创建它们。这样可以显著提高构建速度，因为只有在Dockerfile中的指令或其上下文发生变化时，Docker才会创建新的层。

前提条件

要按照本文进行操作，请确保你已经安装了Docker 或 Docker Desktop

如何利用 Docker 构建缓存

为了了解 Docker 构建缓存，我们沿用上面的Dockerfile构建一个基于nginx的Docker 应用程序

# 使用官方的nginx最新版作为基础镜像
FROM nginx:latest

# 更新软件包列表并升级所有包
RUN apt-get update && apt-get -y upgrade

# 创建一个简单的自定义首页
RUN echo '<html><bod>My Custom Startpage</body></html>' > /usr/share/nginx/html/index.html

构建 Docker 镜像：

第一次构建镜像，需要比较长的时间，这里是246.2s。

apt-get update && apt-get -y upgrade 执行时间会比较长，这取决于更新的依赖数以及网络的速度。它会检查系统上的软件包是否需要更新并在必要时更新它们。

再次执行docker build， Docker 缓存将起作用。

这次用时32.7s，构建速度比较快，因为它重用了之前构建的镜像。

为了查看缓存如何受到影响，我们修改自定义页面，将<body>标签中的文本 My Custom Startpage修改为New Startpage

# 使用官方的nginx最新版作为基础镜像
FROM nginx:latest

# 更新软件包列表并升级所有包
RUN apt-get update && apt-get -y upgrade

# 创建一个简单的自定义首页
RUN echo '<html><bod>New Startpage</body></html>' > /usr/share/nginx/html/index.html

再次构建镜像：

这次Docker只重建了最后一层，因为它识别到RUN命令已经改变。但是，它重用了第二个构建步骤，没有更新系统的依赖项。

Docker 缓存的智能机制确保了构建过程的效率。一旦某个步骤发生变化，所有后续步骤都将重新构建。因此，将经常更改的指令放置在 Dockerfile 的末尾是一个好习惯，这样可以最大限度地重用之前的构建缓存。为了保证应用程序使用最新的更新，我们可以通过无缓存构建的方式来强制更新依赖项。

如何使用 Docker 构建--no-cache选项

使用--no-cache禁用缓存构建，这将从基础镜像重建，而不使用缓存层

如何使用 Docker 参数清除缓存

在Dockerfile 中通过自定义参数将 Docker 构建缓存设置为无效

# 使用官方的nginx最新版作为基础镜像
FROM nginx:latest

# 更新软件包列表并升级所有包
RUN apt-get update && apt-get -y upgrade

# 自定义参数
ARG CACHEBUST=1

# 创建一个简单的自定义首页
RUN echo '<html><bod>My Custom Startpage</body></html>' > /usr/share/nginx/html/index.html

在 Dockerfile 中想要强制重建的位置添加一个参数CACHEBUST。我们可以通过改变 CACHEBUST 的值来强制 Docker 重新执行从该指令开始的所有步骤。

通过--build-arg CACHEBUST=$(date +%s)，我们使用当前的时间戳作为 CACHEBUST 的值，这样每次构建都会是唯一的，从而确保了缓存的无效化和依赖项的更新。这是一种确保镜像安全性的策略，特别是在 CI/CD环境中非常有用。

请注意，频繁地无效化缓存可能会增加构建时间和资源消耗，因此应根据实际需要谨慎使用。

什么时候不使用缓存

虽然 Docker 构建缓存非常有用，但在某些情况下，我们可能需要避免使用它：

  1. 软件包更新：如果需要安装的软件包是最新版本，缓存可能会导致使用旧的软件包。
  2. 外部数据变化：如果构建依赖于外部数据或服务，这些数据可能会频繁变化，缓存可能会导致使用过时的数据。在这种情况下，禁用缓存可以确保每次构建都获取最新数据。
  3. 环境差异：在不同的环境中构建相同的 Dockerfile 时，可能会因为底层基础设施的差异而需要不同的构建步骤。在这种情况下，缓存可能会隐藏这些差异，导致构建失败或不一致。
  4. 调试：在调试构建过程时，禁用缓存可以更清楚地了解每个步骤的执行情况，从而更容易发现问题。

Docker缓存最佳实践

为了更有效地利用 Docker 构建缓存，建议按照以下步骤优化 Dockerfile：

  1. 最小化层的数量：合并 RUN 指令可以减少镜像层的数量，这有助于减少构建时间和镜像大小。
  2. 排序多阶段构建中的指令：将不经常更改的指令放在 Dockerfile 的前面，这样可以更好地利用缓存。
  3. 清理不必要的文件：在同一个 RUN 指令中安装软件包并清理缓存可以减少镜像层的大小。

总结

Docker 的构建缓存由于重用了之前创建的层，加快了 Docker 构建速度。可以使用--no-cache选项禁用缓存或使用自定义 Docker 构建参数强制从某个步骤进行重建。

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