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构建多系统架构支持的 Docker 镜像

Kirito的技术分享 197

前言:

今天各位老铁们对“centos69镜像”大概比较关注,姐妹们都想要了解一些“centos69镜像”的相关内容。那么小编同时在网络上搜集了一些关于“centos69镜像””的相关资讯,希望朋友们能喜欢,看官们一起来学习一下吧!

前言

陪伴了我 3 年的 Mac 在几个月前迎来了它的退休时刻,我将其置换成了公司新发的 Mac M1。对电子产品并不太感冒的我,并没有意识到 M1 是 ARM 架构的(除了个别软件的安装异常之外),显然,Mac M1 做地是不错的,我并没有太多吐槽它的机会。这也是我第一次近距离接触 ARM 架构的机会。

很快,在工作上,我遇到了第二次跟 ARM 打交道的机会。我们越来越多的客户,开始选择 ARM 架构的服务器作为 IaaS 层资源,这给我们的交付带来了一些工作量。适配工作中比较重要的一环便是 Docker 镜像,需要产出支持 ARM 架构的版本。

本文主要记录笔者在构建多系统架构支持的 Docker 镜像时的一些经验,以及一些个人的理解。

前置知识点CPU 架构

主流的 CPU 架构就两类:x86 和 ARM。但在发展过程中,他们的命名并不一定都是如此。例如 amd64、x86_64 指的都是 x86 的 64 位架构,arm64v8、aarch64、arm64 指的都是 ARM 的 64 位架构。

在 docker hub 中,主流的镜像都列出了支持的架构,你也可以通过 Architectures 来进行镜像筛选。

docker buildx

在 docker buildx 出现之前,我们只能通过 docker build 来构建镜像。顾名思义,docker buildx 是对 docker 构建能力的一个扩展,它最大的一个亮点便是对多系统架构构建的支持。

docker buildx 适用于 Docker v19.03+ 版本

一个 docker buildx 的构建示例:

docker buildx build -t cop/cop-demo --platform linux/amd64 .

我们将在下文详细介绍这一命令。

docker manifest

docker manifest 清单,该功能仍处于实验性阶段,也是多系统架构构建的一个关键命令。其可以让我们了解一个镜像的分层信息、大小、签名,最关键的,他可以让我们了解该镜像支持的架构信息。

~ docker manifest inspect openjdk

{

"schemaVersion": 2,

"mediaType": "application/vnd.docker.distribution.manifest.list.v2+json",

"manifests": [

{

"mediaType": "application/vnd.docker.distribution.manifest.v2+json",

"size": 954,

"digest": "sha256:afbe5f6d76c1eedbbd2f689c18c1984fd67121b369fc0fbd51c510caf4f9544f",

"platform": {

"architecture": "amd64",

"os": "linux"

}

},

{

"mediaType": "application/vnd.docker.distribution.manifest.v2+json",

"size": 954,

"digest": "sha256:0722e5cd28b8834d2c2e6a3659ba4631c6f6aea6aa88361feff58032bb3514e3",

"platform": {

"architecture": "arm64",

"os": "linux",

"variant": "v8"

}

},

{

"mediaType": "application/vnd.docker.distribution.manifest.v2+json",

"size": 2983,

"digest": "sha256:5ecbb996abc91a17257ae0192f2b69a0a3096279a5b9167aef656d6b88972b65",

"platform": {

"architecture": "amd64",

"os": "windows",

"os.version": "10.0.20348.643"

}

},

{

"mediaType": "application/vnd.docker.distribution.manifest.v2+json",

"size": 2983,

"digest": "sha256:702402cac2a4e078ec1df8aa23e0f13c7155621dffc520e5ac21e44d94d9ca76",

"platform": {

"architecture": "amd64",

"os": "windows",

"os.version": "10.0.17763.2803"

}

}

]

}

platform 一栏,使我们最关注的架构支持信息。

对比 digest 信息,可以发现和 docker hub 的信息是一致的。

本文环境说明

本文所有操作基于 Mac M1,Docker Desktop 进行。相关操作可能涉及 experiment 和 buildkit 特性,需要开启。我的配置参考:

{

"features": {

"buildkit": true

},

"builder": {

"gc": {

"enabled": true,

"defaultKeepStorage": "20GB"

}

},

"experimental": true

}

拉取多架构镜像

在没有使用 Mac M1 / ARM 架构之前,拉取镜像似乎并没有那么多烦恼。

docker pull openjdk

从前文可以得知,openjdk 在不同架构下有不同的 digest,docker 会自行判断当前机器的架构,拉取对应架构的版本。例如 Mac M1 上我拉取的便是 arm64 的版本:

~ docker image inspect openjdk | grep Arch

"Architecture": "arm64",

我们也可以通过 --platform 参数来指定拉取的操作系统&架构对应的镜像

docker pull --platform linux/amd64 openjdk

同一个镜像 tag,本地只会保存一份,再次查看本地镜像的架构信息,已经是 amd64 了:

~ docker image inspect openjdk | grep Arch

"Architecture": "amd64",

hub 端支持根据按照 Arch 存储多份镜像,实际借助了 manifest 等机制,但并不是所有镜像都支持了 manifest,这也意味着, --platform 参数并不适用于所有镜像,你可以通过 docker manifest inspect 确认镜像的 Arch 支持情况。

构建多架构镜像

在调研构建多架构镜像方案时,我有不少困惑,也踩过不少坑,最终我采用的是 docker buildx 构建多架构镜像,并通过 docker manifest 合并清单列表的方案。

寻找支持多架构的 parent 镜像

以 openjdk 为例,其提供了 arm64 和 amd64 的版本,我们就用它来做 demo。

Java demo:

public class Main {

public static void main(String[] args) {

System.out.println("hello world");

}

}

Dockerfile:

FROM openjdk:17

COPY . /usr/src/myapp

WORKDIR /usr/src/myapp

RUN javac Main.java

CMD ["java", "Main"]

本地构建多架构镜像
~ docker buildx inspect --bootstrap

Name: default

Driver: docker

Nodes:

Name: default

Endpoint: default

Status: running

Platforms: linux/arm64, linux/amd64, linux/riscv64, linux/ppc64le, linux/s390x, linux/386, linux/arm/v7, linux/arm/v6

docker buildx 默认的构建器支持构建 linux/arm64, linux/amd64 等操作系统 & 架构的镜像。Docker 通过交叉构建实现该能力,所以并不限制于构建机器的 CPU 架构。

而 docker buildx 支持 --platform 参数,该参数可以指定构建镜像的操作系统 & CPU 架构

docker buildx build -t kiritomoe/java-multi-arch-demo:1.0-aarch64 --platform linux/arm64 -o type=docker .

docker buildx build -t kiritomoe/java-multi-arch-demo:1.0-x86_64 --platform linux/amd64 -o type=docker .

创建推送 Manifest 清单

在上一步中,其实我们已经构建了多架构的镜像,但此时,不同架构对应了不同的 tag,这与我们熟悉的 openjdk 的方案还有些差别。openjdk 等镜像实现同一个 tag 绑定多架构版本正是使用了 docker manifest。

docker manifest create kiritomoe/java-multi-arch-demo:1.0 kiritomoe/java-multi-arch-demo:1.0-x86_64 kiritomoe/java-multi-arch-demo:1.0-aarch64

docker manifest push kiritomoe/java-multi-arch-demo:1.0

docker manifest rm kiritomoe/java-multi-arch-demo:1.0

注意最终推送的是 kiritomoe/java-multi-arch-demo:1.0 该 manifest,并没有推送其他镜像。并且在 manifest 推送之后,需要删除本地副本,这使得我们今后在本地执行诸如 docker manifest inspect kiritomoe/java-multi-arch-demo:1.0 等操作时,确保是从远程仓库加载的,manifest 只有存在于远程仓库,才有意义。

查看远程仓库的多架构镜像

成功将多架构绑定到了同一个 tag。

使用命令行查看

~ docker manifest inspect kiritomoe/java-multi-arch-demo:1.0

{

"schemaVersion": 2,

"mediaType": "application/vnd.docker.distribution.manifest.list.v2+json",

"manifests": [

{

"mediaType": "application/vnd.docker.distribution.manifest.v2+json",

"size": 1574,

"digest": "sha256:6cceb21f1a225c9f309f51413fdb7cf8d8ea3980a832c84c07ce3e30fed41628",

"platform": {

"architecture": "arm64",

"os": "linux"

}

},

{

"mediaType": "application/vnd.docker.distribution.manifest.v2+json",

"size": 1574,

"digest": "sha256:0dddf9a86e60de3fd56d074a8f535a90e391b35a6e503fedd09f87c8c32ca75a",

"platform": {

"architecture": "amd64",

"os": "linux"

}

}

]

}

一些谈不上最佳实践的实践

如果你调研过多架构方案的支持,会发现其实上述的方案并不是唯一的支持方案,个人精力也有限,我没有详细考究 docker 对多架构支持的发展历史,要不是项目需要,天知道我竟然花了两天时间在研究这些东西。但上述的方案是我目前总结下来最简单的方案。

尽管 docker 实现了根据编译机器自动拉取适合本机的镜像,但该能力并不适用于所有的情况。例如

构建机器无法把控,那编译这一行为也将会变得不可控。构建机器并不一定是最终运行镜像的机器本地构建的测试开发场景

要想让这一切尽在掌控之中,我个人的建议是遵循两个原则:

业务镜像提供 multi-arch 支持。例如我的基础镜像选择了 centos(centos 是支持 multi-arch 的),我的本地环境是 Mac M1,而我们公司的构建机器是 x86,并不是每个人都是 docker 专家,我希望 From centos 这个拉取镜像的策略变得可控,我愿意为之而编写两个 Dockerfile: Dockerfile_amd64 和 Dockerfile_arm64。最终对我的两个制品进行 manifest 合并,实现 multi-arch。其他通用镜像支持 multi-arch 的同时,提供不同 Arch 的 tag。例如业务场景中,一般需要提供几类基础镜像适用于 java 应用的基础镜像:java-base:1.0、java-base:1.0-aarch64、java-base:1.0-x86_64适用于前端应用的基础镜像:nginx-base:1.0、nginx-base:1.0-aarch64、nginx-base:1.0-x86_64适用于通用应用的基础镜像:centos-base:1.0、centos-base:1.0-aarch64、centos-base:1.0-x86_64

尽管我清楚可以通过 sha256 精准拉取到指定 Arch 的镜像,但会徒增很多理解成本。

参考docker docs ()

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