2021-02-17

詳解SpringBoot(2.3)應用製作Docker鏡像(官方方案)

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關於《SpringBoot-2.3容器化技術》系列

《SpringBoot-2.3容器化技術》系列，旨在和大家一起學習實踐2.3版本帶來的最新容器化技術，讓咱們的Java應用更加適應容器化環境，在雲計算時代依舊緊跟主流，保持競爭力；

全系列文章分為主題和輔助兩部分，主題部分如下：

  1. 《體驗SpringBoot(2.3)應用製作Docker鏡像(官方方案)》；
  2. 《詳解SpringBoot(2.3)應用製作Docker鏡像(官方方案)》；
  3. 《掌握SpringBoot-2.3的容器探針：基礎篇》；
  4. 《掌握SpringBoot-2.3的容器探針：深入篇》；
  5. 《掌握SpringBoot-2.3的容器探針：實戰篇》；

輔助部分是一些參考資料和備忘總結，如下：

  1. 《SpringBoot-2.3鏡像方案為什麼要做多個layer》；
  2. 《設置非root賬號不用sudo直接執行docker命令》；
  3. 《開發階段，將SpringBoot應用快速部署到K8S》；

本篇簡介

在前文，咱們快速體驗了官方推薦的docker鏡像製作方案，但也產生了幾個疑問：

  1. SpringBoot-2.3版本推薦的鏡像構建方案和舊版本比有什麼不同？
  2. pom.xml中spring-boot-maven-plugin插件新增的參數，到底做了什麼？
  3. Dockerfile中，java -Djarmode=layertools -jar application.jar extract這個操作啥意思?

本篇的目標就是解答上述問題，在尋找答案的過程中不斷補全知識點，提升自己；

關鍵知識點：鏡像layer

前文多次提到的鏡像layer到底是什麼，為什麼會有多層layer？有必要先把這個知識點夯實了，請參考文章《SpringBoot-2.3鏡像方案為什麼要做多個layer》

老版本SpringBoot的官方方案

以SpringBoot-2.2.0.RELEASE版本為例，官方文檔(
https://docs.spring.io/spring-boot/docs/2.2.0.RELEASE/reference/pdf/spring-boot-reference.pdf)給出的做法如下：

  1. 將SpringBoot工程編譯構建，在target目錄得到jar；
  2. 在target目錄新建dependency文件夾；
  3. 將jar解壓到dependency文件夾；
  4. 編寫Dockerfile文件，內容如下：
FROM openjdk:8-jdk-alpine
VOLUME /tmp
ARG DEPENDENCY=target/dependency
COPY ${DEPENDENCY}/BOOT-INF/lib /app/lib
COPY ${DEPENDENCY}/META-INF /app/META-INF
COPY ${DEPENDENCY}/BOOT-INF/classes /app
ENTRYPOINT ["java","-cp","app:app/lib/*","com.example.MyApplication"]
  1. 可見，官方推薦的做法是將整個jar文件解壓，在Dockerfile中多次用COPY命令分別複製，這樣做的好處顯而易見：多個layer，如果鏡像的新版本中只修改了應用代碼，那麼下載鏡像時只會下載/app這個layer，其他部分直接使用本地緩存，這是docker鏡像的常規優化手段；
  2. 上述方案有個小問題：麻煩！！！
  3. 於是2.3.0.RELEASE版本做了些優化，讓事情變得簡單些；

2.3.0.RELEASE版本方案和舊版的區別

2.3.0.RELEASE版本構建Docker的步驟如下：

  1. pom.xml中的spring-boot-maven-plugin插件增加一個配置項；
    2.編譯構建生成jar；
  2. 編寫Dockerfile，裏面用到了多階段構建(multi-stage builds)，用工具從jar中提取拆分后，再多次執行COPY命令將拆分后的內容放入鏡像，達到多個layer的目的；

因此，2.3.0.RELEASE版本和舊版本相比有如下變化：

  1. pom.xml中多了個參數；
  2. 構建好jar后，無需自己解壓jar；
  3. Dockefile內容不一樣，舊版是手動解壓jar，再在Dockerfile分別複製，2.3.0.RELEASE是通過java命令從jar中提取出各部分內容；

搞清楚了新舊版本的區別，咱們繼續研究下一個問題吧；

pom.xml中spring-boot-maven-plugin插件新增的參數

  1. pring-boot-maven-plugin插件新增參數如下圖所示：

2. 上述參數有啥用？我這邊編譯構建了兩次jar，第一次有上述參數，第二次沒有，將兩次生成的jar解壓后對比，發現用了上述參數后，生成的jar會多出下圖紅框中的兩個文件：

  1. 看看layers.idx文件的內容，如下圖：
  1. 上圖中的內容分別是什麼意思呢？官方已給出了詳細解釋，如下圖紅框：
  1. 綜上所述，layers.idx文件是個清單，裏面記錄了所有要被複制到鏡像中的信息，接下來看看如何使用layers.idx文件，這就涉及到jar包中新增的另一個文件：spring-boot-jarmode-layertools-2.3.0.RELEASE.jar

spring-boot-jarmode-layertools工具

  1. 前面已經介紹過jar中除了layers.idx，還多了個文件：spring-boot-jarmode-layertools-2.3.0.RELEASE.jar ，來看看這個文件的用處；
  2. 進入工程的target目錄，這裏面是編譯后的jar文件(我這裏文件名為dockerlayerdemo-0.0.1-SNAPSHOT.jar)，注意此時的spring-boot-maven-plugin插件是帶上了下圖紅框中的參數的：
  1. 執行以下命令：
java -Djarmode=layertools -jar dockerlayerdemo-0.0.1-SNAPSHOT.jar list
  1. 得到結果如下圖所示，是layers.idx文件的內容：
  1. 來看看官方對這個layertools的解釋，list參數的作用上面我們已經體驗過了，重點是紅框中的extract參數，它的作用是從jar中提取構建鏡像所需的內容：
  1. 看到這裏，您是否想到了《體驗SpringBoot(2.3)應用製作Docker鏡像(官方方案)》中Dockerfile的內容，請看下圖的紅框和紅字，是否有種恍然大悟的感覺：jar構建生成清單layers.idx，Dockerfile中根據清單從jar提取文件放入鏡像：

至此，三個問題都已經找到了答案，小結一下：

SpringBoot-2.3.0.RELEASE推薦的鏡像構建方案和舊版本相比有什麼不同

  1. pom.xml中的spring-boot-maven-plugin插件增加一個配置項；
  2. 構建好jar后，舊版本要自己解壓jar，新版不需要；
  3. 新版本的jar中，多了個文件清單layers.idx和鏡像文件處理工具spring-boot-jarmode-layertools-2.3.0.RELEASE.jar；
  4. 舊版的Dockefile內容：因為前面解壓好了，所有在Dockerfile里直接複製前面解壓的內容，這裏就有個風險：前一步解壓和當前複製的文件位置要保證一致；
  5. 新版的Dockerfile內容：使用工具spring-boot-jarmode-layertools-2.3.0.RELEASE.jar，根據的layers.idx內容從jar中提取文件，複製到鏡像中；
  6. 新版的Dockerfile中，由於使用了分階段構建，因此從jar提取文件的操作不會保存到鏡像的layer中；

pom.xml中spring-boot-maven-plugin插件新增的參數，到底做了什麼

spring-boot-maven-plugin插件新增的參數，使得編譯構建得到jar中多了兩個文件，如下圖所示：

Dockerfile中，java -Djarmode=layertools -jar application.jar extract這個操作啥意思

  1. java -Djarmode=layertools -jar application.jar extract的作用是從jar中提取文件，這些文件是docker鏡像的一部分；
  2. 上述操作的參數是extract，另外還有兩個參數，官方解釋它們的作用如下：

至此，問題已全部澄清，相信您對SpringBoot-2.3.0.RELEASE官方的鏡像構建方案也足夠了解了，最後是我根據自己的認識畫的流程圖，幫助您快速理解整個構建流程：

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  • 地址：https://github.com/zq2599/blog_demos
  • 內容：原創文章分類匯總，及配套源碼，涉及Java、Docker、K8S、DevOPS等

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