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隨著越來越多的組織轉(zhuǎn)向容器和虛擬服務(wù)器，Docker正成為軟件開發(fā)工作流程中一個(gè)更重要的部分。為此，Spring Boot 2.3中最新的功能之中，提供了為Spring Boot應(yīng)用程序創(chuàng)建 Docker 鏡像的能力。

這篇文章的目的，就是為了給大家介紹如何為 Spring Boot 應(yīng)用程序創(chuàng)建 Docker 鏡像。

1. 傳統(tǒng)Docker構(gòu)建

使用Spring Boot 構(gòu)建 Docker 鏡像的傳統(tǒng)方法是使用 Dockerfile 。下面是一個(gè)簡單的例子：

FROM openjdk:8-jdk-alpine 
EXPOSE 8080 
ARG JAR_FILE=target/demo-app-1.0.0.jar 
ADD ${JAR_FILE} app.jar 
ENTRYPOINT ["java","-jar","/app.jar"] 

然后我們可以使用 docker build 命令來創(chuàng)建 Docker 映像。這對(duì)大多數(shù)應(yīng)用程序都很好，但也有一些缺點(diǎn)。

首先，我們使用的是 Spring Boot 創(chuàng)建的 fat jar。這會(huì)影響啟動(dòng)時(shí)間，尤其是在集裝箱環(huán)境中。我們可以通過添加jar文件的分解內(nèi)容來節(jié)省啟動(dòng)時(shí)間。

其次，Docker鏡像是分層構(gòu)建的。Spring Boot fat jar 的特性使得所有的應(yīng)用程序代碼和第三方庫都放在一個(gè)層中。這意味著即使只有一行代碼更改，也必須重新構(gòu)建整個(gè)層。

通過在構(gòu)建之前分解 jar ，應(yīng)用程序代碼和第三方庫各自獲得自己的層。這樣，我們便可以利用Docker的緩存機(jī)制?，F(xiàn)在，當(dāng)某一行代碼被更改時(shí)，只需要重新構(gòu)建相應(yīng)的層。

考慮到這一點(diǎn)，讓我們看看Spring Boot 如何改進(jìn)創(chuàng)建Docker鏡像的過程。

2. Buildpacks

BuildPacks 是一種提供框架和應(yīng)用程序依賴性的工具。

例如，給定一個(gè)Spring Boot fat jar，一個(gè)buildpack將為我們提供Java運(yùn)行時(shí)。這使我們可以跳過 Dockerfile 并自動(dòng)獲得一個(gè)合理的docker 鏡像。

Spring Boot 包括對(duì) bulidpacks 的Maven和Gradle支持。例如，使用Maven構(gòu)建時(shí)，我們將運(yùn)行以下命令：

./mvnw spring-boot:build-image 

我們觀察下一些相關(guān)的輸出，看看發(fā)生了什么：

[INFO] Building jar: target/demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar 
... 
[INFO] Building image 'docker.io/library/demo:0.0.1-SNAPSHOT' 
... 
[INFO]  > Pulling builder image 'gcr.io/paketo-buildpacks/builder:base-platform-api-0.3' 100% 
... 
[INFO]     [creator]     ===> DETECTING 
[INFO]     [creator]     5 of 15 buildpacks participating 
[INFO]     [creator]     paketo-buildpacks/bellsoft-liberica 2.8.1 
[INFO]     [creator]     paketo-buildpacks/executable-jar    1.2.8 
[INFO]     [creator]     paketo-buildpacks/apache-tomcat     1.3.1 
[INFO]     [creator]     paketo-buildpacks/dist-zip          1.3.6 
[INFO]     [creator]     paketo-buildpacks/spring-boot       1.9.1 
... 
[INFO] Successfully built image 'docker.io/library/demo:0.0.1-SNAPSHOT' 
[INFO] Total time:  44.796 s 

第一行顯示我們構(gòu)建了標(biāo)準(zhǔn)的 fat jar，與其他典型的maven包一樣。

下一行開始Docker映像構(gòu)建。然后，看到這個(gè) bulid 拉取了 packeto 構(gòu)建器。

packeto 是基于云原生 bulidpacks 的實(shí)現(xiàn)。它負(fù)責(zé)分析我們的項(xiàng)目并確定所需的框架和庫。在我們的例子中，它確定我們有一個(gè)Spring Boot項(xiàng)目并添加所需的構(gòu)建包。

最后，我們看到生成的Docker映像和總構(gòu)建時(shí)間。注意，在第一次構(gòu)建時(shí)，花了相當(dāng)多的時(shí)間下載構(gòu)建包并創(chuàng)建不同的層。

buildpacks 的一大特點(diǎn)是Docker映像是多層的。因此，如果我們只更改應(yīng)用程序代碼，后續(xù)構(gòu)建將更快：

... 
[INFO]     [creator]     Reusing layer 'paketo-buildpacks/executable-jar:class-path' 
[INFO]     [creator]     Reusing layer 'paketo-buildpacks/spring-boot:web-application-type' 
... 
[INFO] Successfully built image 'docker.io/library/demo:0.0.1-SNAPSHOT' 
... 
[INFO] Total time:  10.591 s 

3. 層級(jí)jar包

在某些情況下，我們可能不喜歡使用 bulidpacks ——也許我們的基礎(chǔ)架構(gòu)已經(jīng)綁定到另一個(gè)工具上，或者我們已經(jīng)有了我們想要重新使用的自定義 Dockerfiles 。

基于這些原因，Spring Boot 還支持使用分層jars 構(gòu)建Docker映像。為了了解它的工作原理，讓我們看看一個(gè)典型的Spring Boot fat jar 布局：

org/ 
  springframework/ 
    boot/ 
  loader/ 
... 
BOOT-INF/ 
  classes/ 
... 
lib/ 
... 

fat jar 由3個(gè)主要區(qū)域組成：

• 啟動(dòng)Spring應(yīng)用程序所需的引導(dǎo)類
• 應(yīng)用程序代碼
• 第三方庫

使用分層jar，結(jié)構(gòu)看起來很相似，但是我們得到了一個(gè)新的 layers.idx 將 fat jar 中的每個(gè)目錄映射到一個(gè)層的文件：

- "dependencies": 
  - "BOOT-INF/lib/" 
- "spring-boot-loader": 
  - "org/" 
- "snapshot-dependencies": 
- "application": 
  - "BOOT-INF/classes/" 
  - "BOOT-INF/classpath.idx" 
  - "BOOT-INF/layers.idx" 
  - "META-INF/" 

Out-of-the-box, Spring Boot provides four layers:

開箱即用，Spring Boot 提供4層：

• dependencies: 來自第三方的依賴
• snapshot-dependencies: 來自第三方的 snapshot 依賴
• resources: 靜態(tài)資源
• application: 應(yīng)用程序代碼和資源(resources)

我們的目標(biāo)是將應(yīng)用程序代碼和第三方庫放置到層中，以反映它們更改的頻率。

例如，應(yīng)用程序代碼可能是更改最頻繁的代碼，因此它有自己的層。此外，每一層都可以獨(dú)立演化，只有當(dāng)一層發(fā)生變化時(shí)，才會(huì)為它重建 Docker 鏡像。

現(xiàn)在我們了解了分層 jar 結(jié)構(gòu)，接下來看看如何利用它來制作 Docker 映像。

3.1.創(chuàng)建分層 jar

首先，我們必須建立一個(gè)項(xiàng)目來創(chuàng)建一個(gè)分層的jar。對(duì)于Maven，則需要在POM的 Spring Boot plugin 部分添加一個(gè)新的配置：

<plugin> 
    <groupId>org.springframework.boot</groupId> 
    <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId> 
    <configuration> 
        <layers> 
            <enabled>true</enabled> 
        </layers> 
    </configuration> 
</plugin> 

有了這個(gè)配置，Maven package 命令(包括它的其他依賴命令)將使用前面提到的四個(gè)默認(rèn)層生成一個(gè)新的分層jar。

3.2. 查看和提取分層

下一步，我們需要從 jar 中提取層，這樣Docker鏡像才能擁有正確的層。要檢查分層jar的任何層，可以運(yùn)行以下命令：

java -Djarmode=layertools -jar demo-0.0.1.jar list 

然后提取它們，運(yùn)行命令：

java -Djarmode=layertools -jar demo-0.0.1.jar extract 

3.3. 創(chuàng)建Docker映像

將這些層合并到 Docker 映像中的最簡單方法是使用 Dockerfile ：

FROM adoptopenjdk:11-jre-hotspot as builder 
ARG JAR_FILE=target/*.jar 
COPY ${JAR_FILE} application.jar 
RUN java -Djarmode=layertools -jar application.jar extract 
  
FROM adoptopenjdk:11-jre-hotspot 
COPY --from=builder dependencies/ ./ 
COPY --from=builder snapshot-dependencies/ ./ 
COPY --from=builder spring-boot-loader/ ./ 
COPY --from=builder application/ ./ 
ENTRYPOINT ["java", "org.springframework.boot.loader.JarLauncher"] 

這個(gè) Dockerfile 從fat jar中提取層，然后將每個(gè)層復(fù)制到Docker映像中。

每個(gè)COPY指令最終都會(huì)在Docker映像中生成一個(gè)新層。

如果我們構(gòu)建這個(gè)Dockerfile，我們可以看到分層jar中的每個(gè)層都作為自己的層添加到Docker鏡像中：

... 
Step 6/10 : COPY --from=builder dependencies/ ./ 
 ---> 2c631b8f9993 
Step 7/10 : COPY --from=builder snapshot-dependencies/ ./ 
 ---> 26e8ceb86b7d 
Step 8/10 : COPY --from=builder spring-boot-loader/ ./ 
 ---> 6dd9eaddad7f 
Step 9/10 : COPY --from=builder application/ ./ 
 ---> dc80cc00a655 
... 

在本文中，我們學(xué)習(xí)了使用 Spring Boot 構(gòu)建 Docker 映像的各種方法。

使用 buildpacks，我們可以獲得合適的Docker鏡像，而無需模板或自定義配置。

或者，再多花點(diǎn)功夫，我們就可以使用分層 jar 來獲得一個(gè)更加定制的Docker鏡像。

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