和大多數公司一樣，我們為產品中使用的所有組件構建Docker鏡像。隨著時間的推移，其中一些鏡像變得越來越大，同時持續集成（CI）構建也變得越來越長。我的目標是讓CI構建時間不超過5分鐘。

生產力下降的原因如下：

• 開發人員需要等待構建完成，從而浪費時間。
• 開發人員開始著手新任務，并需要稍后返回。這需要進行更多的上下文切換，通常也會導致效率低下。

在本文中，我們應用了兩個小的改進，使得構建時間大幅度提高。在介紹兩個改進之前，首先確保你已經遵循了編寫Dockerfile的最佳實踐，例如：

• 盡量減少層數
• 使用多階段構建
• 使用最小基礎鏡像
• ……

Buildkit和Buildx

讓我們解釋一下Buildkit和Buildx，因為這兩個術語經常被互換使用，但它們并不是完全相同的。在撰寫本文之前，我也沒有完全理解兩者之間的區別。

Buildkit

Buildkit是改進后的后端，用于取代傳統的Docker構建器。從2018年開始，它與Docker一起打包，并在docker引擎23.0中成為默認構建器。

Buildkit提供了許多實用的功能：

• 緩存能力改進
• 不同層并行構建
• 延遲拉取基礎鏡像（≥ Buildkit 0.9）

使用Buildkit時，你應該會注意到docker build命令的輸出看起來更干凈、更有結構。

在Docker版本低于23.0的情況下，使用Buildkit的典型方法是按照以下方式設置Buildkit參數：

`--build-arg BUILDKIT_INLINE_CACHE=1`

這將啟用內聯緩存，可以顯著加快構建過程。但是，這在Docker版本低于23.0的情況下不可用。

DOCKER_BUILDKIT=1 docker build --platform linux/amd64 . -t someImage:someVersion
DOCKER_BUILDKIT=1 docker push someImage:someVersion

Buildx

Buildx是Docker的一個插件，它讓你能夠充分利用Buildkit在Docker中的能力。它之所以被創建，是因為Buildkit支持許多新的配置選項，這些選項無法以向后兼容的方式全部集成到docker build命令中。

除了構建鏡像之外，Buildx還支持管理多個構建器。這在持續集成中非常有用，可以定義范圍明確且具有不同配置的環境，因為它們不會修改共享的Docker守護進程。

可以按照以下步驟開始使用Buildx：

docker buildx create --bootstrap --name builder
docker buildx use builder

一、從遠程緩存中受益

加快構建速度的第一個方法是將鏡像緩存在遠程注冊表中。這樣，即使在不同的機器上執行構建時（例如CI中的常見情況），仍然可以從構建緩存中受益。大多數人在構建新版本的鏡像之前會拉取最新版本的鏡像。這樣做的好處是可以緩存未更改的層，但代價是最初需要拉取完整的鏡像。拉取完整鏡像可能需要一些時間，而且也不能保證可以重用這些層。使用以下命令進行說明：

docker pull someImage:latest || true
docker build --platform linux/amd64 . \
-t someImage:someVersion \
-f Dockerfile \
--cache-from someImage:latest

使用 Buildx，可以將緩存信息存儲在遠程位置（例如容器注冊表、blob 存儲等）。構建器會檢查給定的層是否已經存在，如果存在，它將重用該層而不是重新創建它。甚至無需將層拉取到本地即可實現此功能。如下所示：

docker buildx build --platform linux/amd64 . \
-t someImage:someVersion - push \
--cache-to type=registry,ref=someCachedImage:someVersion,mode=max
--cache-from type=registry,ref=someCachedImage:someVersion

模式“max”表示我們將為每個層存儲構建信息，即使這些層在最終的鏡像中未被使用（例如在使用多階段構建時）。默認情況下，使用模式“min”，它僅存儲關于最終鏡像中存在的層的構建信息。

緩存存在一個特殊情況是將緩存數據“內聯”存儲，這意味著它將與鏡像一起緩存。在使用Buildkit沒有使用Buildx時也支持此選項。但在使用多階段構建時會更具挑戰性，并且它無法清晰地區分構建產物的輸出和緩存。緩存數據“內聯”存儲的命令如下所示：

docker buildx build - platform linux/amd64 . \
-t someImage:someVersion --push \
--cache-to type=inline,mode=max \
--cache-from someImage:somePreviousVersion

二、添加文件到鏡像的新方法

Docker推出了新版本的Dockerfile語法，即#syntax=docker/dockerfile:1.4。它支持COPY和ADD命令的額外鏈接選項。

以前，當使用COPY或ADD命令時，構建器會創建一個新的快照，將新文件與已存在的文件系統合并。結果是，在執行此操作之前，父層都需要存在，不然的話目標目錄可能還不存在。最終的鏡像（構建命令的結果）將由每個層的tarball組成，其中包含相應快照之間的差異。

FROM baseImage:version
COPY binary /opt/

使用鏈接選項時，新文件將放入自己的快照中，而不會依賴于先前的層。鏈接的文件存儲在自己的tarball中，并且不同的tarball相互鏈接在一起，而不會依賴于現有的文件系統，如下圖所示。

# syntax=docker/dockerfile:1.4
FROM baseImage:version
COPY [--chown=<user>:<group>] [--chmod=<perms>] --link binary /opt/

主要的優勢是文件不再依賴于先前的層。只要文件沒有改變，即使父層發生了更改，該層也可以重復使用。

并且還可以提高構建速度，因為現在可以并行執行多個層復制數據的操作。

結論

通過上述兩種方式，我們將鏡像構建速度提升了 1 倍。