优化Docker中的Spring Boot应用:单层镜像方法

文介绍了如何使用Docker中的一些关键概念和结构组件来优化Spring Boot应用程序。

Docker功能强大且易于使用。Docker允许开发人员研制的软件创建可移植的镜像。这些镜像可重复地部署。你可以很容易地从Docker中获得很多价值,但是要从Docker中获得最大的价值,需要理解一些概念。在进行持续集成和持续交付时,如何构建Docker镜像具有重要的作用。在本文中,我将重点介绍:

  • 在进行迭代开发和部署时,如何采用更有效的方法为Spring Boot应用程序构建Docker镜像。
  • 为Spring Boot应用程序构建Docker镜像的标准方法有一些缺点,因此在这里我们要介绍如何做得更好。

Docker关键概念

Docker有四个关键概念:images, layers, Dockerfile 和 Docker cache 。简而言之,Dockerfile描述了如何构建Docker镜像。镜像由许多层组成。Dockerfile从基础镜像开始,并添加了其他层。当新内容添加到镜像时,将生成一个新层。所构建的每个层都被缓存,因此可以在后续构建中重复使用。当Docker构建运行时,它可以从缓存中获取重复使用任何已有层。这就减少了每次构建所需的时间和空间。任何已更改或以前尚未构建的内容都将根据需要进行构建。

Docker更新频率

镜像层内容很重要

镜像各层的重要性。Docker缓存中的现有层,只有当改镜像层内容没有变更时,才能被使用。在Docker构建期间更改的层越多,Docker需要执行更多的工作来重建镜像。镜像层顺序也很重要。如果某个图层的所有父图层均未更改,则该图层就能被重用。因此,最好把比较频繁更改的图层放在上面,以便对其更改会影响较少的子图层。镜像层的顺序和内容很重要。当你把应用程序打包为Docker镜像时,最简单的方法是将整个应用程序放置到一个单独的镜像层中。但是,如果该应用程序包含大量静态库依赖,那么即使更改很少的代码,也需要重新构建整个镜像层。这就需要在Docker缓存中,花费大量构建时间和空间。

镜像层影响部署

部署Docker镜像时,镜像层也很重要。在部署Docker镜像之前,它们会被推送到Docker远程仓库。该仓库是所有部署镜像的源头,并且经常包含同一镜像的许多版本。Docker非常高效,每个层仅存储一次。但是,对于频繁部署且具有不断重建的大体积层的镜像,这就不行了。大体积层的镜像,即使内部只有很少的更改,也必须单独存储在仓库中并在网络中推送。因为需要移动并存储不变的内容,这就会增加部署时间,

Docker中的Spring Boot应用

使用uber-jar方法的Spring Boot应用程序本身就是独立的部署单元。该模型非常适合在虚拟机或构建包上进行部署,因为该应用程序可带来所需的一切。但是,这对Docker部署是一个缺点:Docker已经提供了打包依赖项的方法。将整个Spring Boot JAR放入Docker镜像是很常见的,但是,这会导致Docker镜像的应用程序层中的不变内容太多。

Java SpringBoot单层

Spring社区中正在进行有关减少运行Spring Boot应用程序时的部署大小和时间的讨论,尤其是在Docker中。在我看来,这最终是在简单性与效率之间进行权衡。为Spring Boot应用程序构建Docker镜像的最常见方法是我所说的“单层”方法。从技术上讲,这不是正确的,因为Dockerfile实际上创建了多个层,但是对于讨论来说已经足够了。

单层方法

让我们看一下单层方法。单层方法快速,简单,易于理解和使用。Docker的Spring Boot指南 列出了单层Dockerfile来构建你的Docker镜像:

FROM openjdk:8-jdk-alpine 
VOLUME /tmp 
ARG JAR_FILE 
COPY ${JAR_FILE} app.jar 
ENTRYPOINT ["java","-Djava.security.egd=file:/dev/./urandom","-jar","/app.jar"] 

它的最终结果是一个正常运行的Docker镜像,其运行方式与你期望Spring Boot应用程序运行的方式完全相同。但是,由于它基于整个应用程序JAR,因此存在分层效率问题。随着应用程序源的更改,整个Spring Boot JAR都会被重建。下次构建Docker镜像时,将重新构建整个应用程序层,包括所有不变的依赖库。让我们看一个具体的例子, Spring Pet Clinic。

更深入地研究单层方法

单层方法使用Open Boot JDK基础镜像之上的Spring Boot JAR作为Docker层构建Docker镜像:

$ docker images 
REPOSITORY                    TAG         IMAGE ID            CREATED             SIZE 
springio/spring-petclinic     latest      94b0366d5ba2        16 seconds ago      140MB 

生成的Docker镜像为140 MB。你可以使用docker history 命令检查图层 。你可以看到Spring Boot应用程序JAR已复制到镜像中,大小为38.3 MB。

$ docker history springio/spring-petclinic 
IMAGE               CREATED             CREATED BY                                      SIZE                COMMENT 
94b0366d5ba2        52 seconds ago      /bin/sh -c #(nop)  ENTRYPOINT ["java" "-Djav…   0B 
213dff56a4bd        53 seconds ago      /bin/sh -c #(nop) COPY file:d3551559c2aa35af…   38.3MB 
bc453a32748e        6 minutes ago       /bin/sh -c #(nop)  ARG JAR_FILE                 0B 
7fe0bb0d8026        6 minutes ago       /bin/sh -c #(nop)  VOLUME [/tmp]                0B 
cc2179b8f042        8 days ago          /bin/sh -c set -x  && apk add --no-cache   o…   97.4MB 
<missing>           8 days ago          /bin/sh -c #(nop)  ENV JAVA_ALPINE_VERSION=8…   0B 
<missing>           8 days ago          /bin/sh -c #(nop)  ENV JAVA_VERSION=8u151       0B 
<missing>           8 days ago          /bin/sh -c #(nop)  ENV PATH=/usr/local/sbin:…   0B 
<missing>           8 days ago          /bin/sh -c #(nop)  ENV JAVA_HOME=/usr/lib/jv…   0B 
<missing>           8 days ago          /bin/sh -c {   echo '#!/bin/sh';   echo 'set…   87B 
<missing>           8 days ago          /bin/sh -c #(nop)  ENV LANG=C.UTF-8             0B 
<missing>           5 months ago        /bin/sh -c #(nop)  CMD ["/bin/sh"]              0B 
<missing>           5 months ago        /bin/sh -c #(nop) ADD file:093f0723fa46f6cdb…   4.15MB 

下次构建Docker镜像时,将重新创建整个38 MB的层,因为重新打包了JAR文件。在此示例中,应用程序的大小相对较小(因为仅基于spring-boot-starter-web和其他依赖项,例如spring-actuator)。在实际开发中,这些大小通常要大得多,因为它们不仅包括Spring Boot库,还包括其他第三方库。根据我的经验,实际的Spring Boot应用程序的大小范围可能在50 MB到250 MB之间(如果不是更大的话)。仔细观察该应用程序,应用程序JAR中只有372 KB是应用程序代码。其余38 MB是依赖库。这意味着实际上只有0.1%的层在变化。其余99.9%不变。

镜像层生命周期

这是基于镜像层的基本考虑:内容的生命周期。镜像层的内容应具有相同的生命周期。Spring Boot应用程序的内容有两个不同的生命周期:不经常更改的依赖库和经常更改的应用程序类。每次由于应用程序代码更改而重建该层时,也会包含不变的二进制文件。在快速的应用程序开发环境中,不断更改和重新部署应用程序代码,这种附加成本可能变得非常昂贵。想象一个应用团队在Pet Clinic上进行迭代。团队每天更改和重新部署应用程序10次。这10个新层的成本为每天383 MB。如果使用更多实际大小,则每天最多可以达到2.5 GB或更多。最终将浪费大量的构建时间,部署时间和Docker仓库空间。快速迭代的开发和交付是决定我们是继续使用简单的单层方法,还是采用更有效的替代方法。

拥抱Docker,进入双层

在简单性和效率之间进行权衡时,我认为正确的选择是“双层”方法。(可以有更多的层,但是太多的层可能有害,并且违反了 Docker最佳实践)。在双层方法中,我们构建Docker镜像,以使Spring Boot应用程序的依赖库,存在于应用程序代码下方的一层中。这样,各层将遵循内容的不同生命周期。通过将不经常更改的依赖库推入一个单独的层,并仅将应用程序类保留在顶层,那么迭代重建和重新部署就会更快。

Java Spring Boot双层

双层方法加快了迭代开发的速度,并最大程度地缩短了部署时间。当然实际效率因应用程序而异,但是平均而言,这将使应用程序部署大小减少90%,同时相应地缩短了部署周期。

在本系列的下一篇文章“ 为Spring Boot应用程序创建双层Docker镜像”中,我将介绍如何在Open Liberty项目中使用新工具为Spring Boot应用程序构建双层Docker镜像。

译者:王延飞原文链接:https://dzone.com/articles/optimizing-spring-boot-application-for-docker

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