docker_practice/image/buildkit.md

## 使用 `BuildKit` 构建镜像

**BuildKit** 是下一代的镜像构建组件，在 https://github.com/moby/buildkit 开源。

**注意：如果您的镜像构建使用的是云服务商提供的镜像构建服务（Docker Hub 自动构建、腾讯云容器服务、阿里云容器服务等），由于上述服务提供商的 Docker 版本低于 18.09，BuildKit 无法使用，将造成镜像构建失败。建议使用 BuildKit 构建镜像时使用一个新的 Dockerfile 文件（例如 Dockerfile.buildkit）**

**注意：docker-compose build 命令暂时不支持 BuildKit**

下面介绍如何在 Docker CE 18.09+ 版本中使用 `BuildKit` 提供的 `Dockerfile` 新指令来更快、更安全的构建 Docker 镜像。

### 启用 `BuildKit`

启用 `BuildKit` 必须先设置 **环境变量**。

Linux、macOS 执行如下命令：

```bash
$ export DOCKER_BUILDKIT=1
```

Windows 执行如下命令：

```powershell
$ set $env:DOCKER_BUILDKIT=1
```

> 以上是设置环境变量的临时方法，若使环境变量永久生效请读者自行设置。

### `Dockerfile` 新增指令详解

启用 `BuildKit` 之后，我们可以使用下面几个新的指令来加快镜像构建。

#### `RUN --mount=type=cache`

目前，几乎所有的程序都会使用依赖管理工具，例如 `Go` 中的 `go mod`、`Node.js` 中的 `npm` 等等，当我们构建一个镜像时，往往会重复的从互联网中获取依赖包，难以缓存，大大降低了镜像的构建效率。

例如一个前端工程需要用到 `npm`：

```docker
FROM node:alpine as builder

WORKDIR /app

COPY package.json /app/

RUN npm i --registry=https://registry.npm.taobao.org \
        && rm -rf ~/.npm

COPY src /app/src

RUN npm run build

FROM nginx:alpine

COPY --from=builder /app/dist /app/dist
```

使用多阶段构建，构建的镜像中只包含了目标文件夹 `dist`，但仍然存在一些问题，当 `package.json` 文件变动时，`RUN npm i && rm -rf ~/.npm` 这一层会重新执行，变更多次后，生成了大量的中间层镜像。

为解决这个问题，进一步的我们可以设想一个类似 **数据卷** 的功能，在镜像构建时把 `node_modules` 文件夹挂载上去，在构建完成后，这个 `node_modules` 文件夹会自动卸载，实际的镜像中并不包含 `node_modules` 这个文件夹，这样我们就省去了每次获取依赖的时间，大大增加了镜像构建效率，同时也避免了生成了大量的中间层镜像。

`BuildKit` 提供了 `RUN --mount=type=cache` 指令，可以实现上边的设想。

```docker
# syntax = docker/dockerfile:experimental
FROM node:alpine as builder

WORKDIR /app

COPY package.json /app/

RUN --mount=type=cache,target=/app/node_modules,id=my_app_npm_module,sharing=locked \
    --mount=type=cache,target=/root/.npm,id=npm_cache \
        npm i --registry=https://registry.npm.taobao.org

COPY src /app/src

RUN --mount=type=cache,target=/app/node_modules,id=my_app_npm_module,sharing=locked \
# --mount=type=cache,target=/app/dist,id=my_app_dist,sharing=locked \
        npm run build

FROM nginx:alpine

# COPY --from=builder /app/dist /app/dist

# 为了更直观的说明 from 和 source 指令，这里使用 RUN 指令
RUN --mount=type=cache,target=/tmp/dist,from=builder,source=/app/dist \
    # --mount=type=cache,target/tmp/dist,from=my_app_dist,sharing=locked \
    mkdir -p /app/dist && cp -r /tmp/dist/* /app/dist
```

**由于 `BuildKit` 为实验特性，每个 `Dockerfile` 文件开头都必须加上如下指令**

```docker
# syntax = docker/dockerfile:experimental
```

第一个 `RUN` 指令执行后，`id` 为 `my_app_npm_module` 的缓存文件夹挂载到了 `/app/node_modules` 文件夹中。多次执行也不会产生多个中间层镜像。

第二个 `RUN` 指令执行时需要用到 `node_modules` 文件夹，`node_modules` 已经挂载，命令也可以正确执行。

第三个 `RUN` 指令将上一阶段产生的文件复制到指定位置，`from` 指明缓存的来源，这里 `builder` 表示缓存来源于构建的第一阶段，`source` 指明缓存来源的文件夹。

上面的 `Dockerfile` 中 `--mount=type=cache,...` 中指令作用如下：

|Option               |Description|
|---------------------|-----------|
|`id`                 | `id` 设置一个标志，以便区分缓存。|
|`target` (必填项)     | 缓存的挂载目标文件夹。|
|`ro`,`readonly`      | 只读，缓存文件夹不能被写入。 |
|`sharing`            | 有 `shared` `private` `locked` 值可供选择。`sharing` 设置当一个缓存被多次使用时的表现，由于 `BuildKit` 支持并行构建，当多个步骤使用同一缓存时（同一 `id`）会发生冲突。`shared` 表示多个步骤可以同时读写，`private` 表示当多个步骤使用同一缓存时，每个步骤使用不同的缓存，`locked` 表示当一个步骤完成释放缓存后，后一个步骤才能继续使用该缓存。|
|`from`               | 缓存来源（构建阶段），不填写时为空文件夹。|
|`source`             | 来源的文件夹路径。|

#### `RUN --mount=type=bind`

该指令可以将一个镜像（或上一构建阶段）的文件挂载到指定位置。

```docker
# syntax = docker/dockerfile:experimental
RUN --mount=type=bind,from=php:alpine,source=/usr/local/bin/docker-php-entrypoint,target=/docker-php-entrypoint \
        cat /docker-php-entrypoint
```

#### `RUN --mount=type=tmpfs`

该指令可以将一个 `tmpfs` 文件系统挂载到指定位置。

```docker
# syntax = docker/dockerfile:experimental
RUN --mount=type=tmpfs,target=/temp \
        mount | grep /temp
```

#### `RUN --mount=type=secret`

该指令可以将一个文件挂载到指定位置。

```docker
# syntax = docker/dockerfile:experimental
RUN --mount=type=secret,id=aws,target=/root/.aws/credentials \
        cat /root/.aws/credentials
```

```bash
$ docker build -t test --secret id=aws,src=$HOME/.aws/credentials .
```

#### `RUN --mount=type=ssh`

该指令可以挂载 `ssh` 密钥。

```docker
# syntax = docker/dockerfile:experimental
FROM alpine
RUN apk add --no-cache openssh-client
RUN mkdir -p -m 0700 ~/.ssh && ssh-keyscan gitlab.com >> ~/.ssh/known_hosts
RUN --mount=type=ssh ssh git@gitlab.com | tee /hello
```

```bash
$ eval $(ssh-agent)
$ ssh-add ~/.ssh/id_rsa
(Input your passphrase here)
$ docker build -t test --ssh default=$SSH_AUTH_SOCK .
```

### 清理构建缓存

执行以下命令清理构建缓存

```bash
$ docker builder prune
```

### 官方文档

* https://github.com/moby/buildkit/blob/master/frontend/dockerfile/docs/experimental.md