Dockerfile多阶段构建原理和使用场景

Docker 17.05版本之后，新增了Dockerfile多阶段构建。所谓多阶段构建，其实是容许一个Dockerfile 中出现多个 FROM 指令。这样作有什么意义呢？html

老版本Docker中为何不支持多个 FROM 指令

在17.05版本以前的Docker，只容许Dockerfile中出现一个FROM指令，这得从镜像的本质提及。linux

在《Docker概念简介》 中咱们提到，你能够简单理解Docker的镜像是一个压缩文件，其中包含了你须要的程序和一个文件系统。其实这样说是不严谨的，Docker镜像并不是只是一个文件，而是由一堆文件组成，最主要的文件是 层。nginx

Dockerfile 中，大多数指令会生成一个层，好比下方的两个例子：git

# 示例一，foo 镜像的Dockerfile
# 基础镜像中已经存在若干个层了
FROM ubuntu:16.04

# RUN指令会增长一层，在这一层中，安装了 git 软件
RUN apt-get update \
  && apt-get install -y --no-install-recommends git \
  && apt-get clean \
  && rm -rf /var/lib/apt/lists/*
# 示例二，bar 镜像的Dockerfile
FROM foo

# RUN指令会增长一层，在这一层中，安装了 nginx
RUN apt-get update \
  && apt-get install -y --no-install-recommends nginx \
  && apt-get clean \
  && rm -rf /var/lib/apt/lists/*

假设基础镜像ubuntu:16.04已经存在5层，使用第一个Dockerfile打包成镜像 foo，则foo有6层，又使用第二个Dockerfile打包成镜像bar，则bar中有7层。golang

若是ubuntu:16.04 等其余镜像不算，若是系统中只存在 foo 和 bar 两个镜像，那么系统中一共保存了多少层呢？ubuntu

是7层，并不是13层，这是由于，foo和bar共享了6层。层的共享机制能够节约大量的磁盘空间和传输带宽，好比你本地已经有了foo镜像，又从镜像仓库中拉取bar镜像时，只拉取本地所没有的最后一层就能够了，不须要把整个bar镜像连根拉一遍。可是层共享是怎样实现的呢？工具

原来，Docker镜像的每一层只记录文件变动，在容器启动时，Docker会将镜像的各个层进行计算，最后生成一个文件系统，这个被称为 联合挂载。对此感兴趣的话能够进入了解一下 AUFS。ui

Docker的各个层是有相关性的，在联合挂载的过程当中，系统须要知道在什么样的基础上再增长新的文件。那么这就要求一个Docker镜像只能有一个起始层，只能有一个根。因此，Dockerfile中，就只容许一个FROM指令。由于多个FROM 指令会形成多根，则是没法实现的。但为何 Docker 17.05 版本之后容许 Dockerfile支持多个 FROM 指令了呢，莫非已经支持了多根？code

多个 FROM 指令的意义

多个 FROM 指令并非为了生成多根的层关系，最后生成的镜像，仍以最后一条 FROM 为准，以前的 FROM 会被抛弃，那么以前的FROM 又有什么意义呢？server

每一条 FROM 指令都是一个构建阶段，多条 FROM 就是多阶段构建，虽然最后生成的镜像只能是最后一个阶段的结果，可是，可以将前置阶段中的文件拷贝到后边的阶段中，这就是多阶段构建的最大意义。

最大的使用场景是将编译环境和运行环境分离，好比，以前咱们须要构建一个Go语言程序，那么就须要用到go命令等编译环境，咱们的Dockerfile多是这样的：

# Go语言环境基础镜像
FROM golang:1.10.3

# 将源码拷贝到镜像中
COPY server.go /build/

# 指定工做目录
WORKDIR /build

# 编译镜像时，运行 go build 编译生成 server 程序
RUN CGO_ENABLED=0 GOOS=linux GOARCH=amd64 GOARM=6 go build -ldflags '-w -s' -o server

# 指定容器运行时入口程序 server
ENTRYPOINT ["/build/server"]

基础镜像golang:1.10.3是很是庞大的，由于其中包含了全部的Go语言编译工具和库，而运行时候咱们仅仅须要编译后的server程序就好了，不须要编译时的编译工具，最后生成的大致积镜像就是一种浪费。

使用脉冲云的解决办法是将程序编译和镜像打包分开，使用脉冲云的编译构建服务，选择增长构Go语言构建工具，而后在构建步骤中编译。

最后将编译接口拷贝到镜像中就好了，那么Dockerfile的基础镜像并不须要包含Go编译环境：

# 不须要Go语言编译环境
FROM scratch

# 将编译结果拷贝到容器中
COPY server /server

# 指定容器运行时入口程序 server
ENTRYPOINT ["/server"]

提示： scratch 是内置关键词，并非一个真实存在的镜像。 FROM scratch 会使用一个彻底干净的文件系统，不包含任何文件。 由于Go语言编译后不须要运行时，也就不须要安装任何的运行库。FR OM scratch可使得最后生成的镜像最小化，其中只包含了 server 程序。

在 Docker 17.05版本之后，就有了新的解决方案，直接一个Dockerfile就能够解决：

# 编译阶段
FROM golang:1.10.3

COPY server.go /build/

WORKDIR /build

RUN CGO_ENABLED=0 GOOS=linux GOARCH=amd64 GOARM=6 go build -ldflags '-w -s' -o server

# 运行阶段
 FROM scratch

# 从编译阶段的中拷贝编译结果到当前镜像中
COPY --from=0 /build/server /

ENTRYPOINT ["/server"]

这个 Dockerfile 的玄妙之处就在于 COPY 指令的--from=0 参数，从前边的阶段中拷贝文件到当前阶段中，多个FROM语句时，0表明第一个阶段。除了使用数字，咱们还能够给阶段命名，好比：

# 编译阶段 命名为 builder
FROM golang:1.10.3 as builder

# ... 省略

# 运行阶段
FROM scratch

# 从编译阶段的中拷贝编译结果到当前镜像中
COPY --from=builder /build/server /

更为强大的是，COPY --from 不但能够从前置阶段中拷贝，还能够直接从一个已经存在的镜像中拷贝。好比，

FROM ubuntu:16.04
    
   COPY --from=quay.io/coreos/etcd:v3.3.9 /usr/local/bin/etcd /usr/local/bin/

咱们直接将etcd镜像中的程序拷贝到了咱们的镜像中，这样，在生成咱们的程序镜像时，就不须要源码编译etcd了，直接将官方编译好的程序文件拿过来就好了。

有些程序要么没有apt源，要么apt源中的版本太老，要么干脆只提供源码须要本身编译，使用这些程序时，咱们能够方便地使用已经存在的Docker镜像做为咱们的基础镜像。可是咱们的软件有时候可能须要依赖多个这种文件，咱们并不能同时将 nginx 和 etcd 的镜像同时做为咱们的基础镜像（不支持多根），这种状况下，使用 COPY --from 就很是方便实用了。