为 Kubernetes 构建小型容器

这是一篇转帖。原帖可以在我的博客上找到。

将任何应用部署到Kubernetes 的第一步，都是将应用打包到容器中。市面上有多个官方和社区支持的容器镜像，适用于各种语言和发行版，其中大多数容器可能非常庞大，有时甚至包含您的应用可能永远不需要/用不到的开销。

借助Docker，您只需几个步骤即可轻松创建容器映像；指定基础映像、添加特定于应用程序的更改并构建容器。

FROM golang:alpine

WORKDIR /app

ADD . /app

EXPOSE 8080

ENTRYPOINT ["/app/run"]

我们指定了一个基础镜像（本例中为 Linux alpine），设置了容器中要使用的工作目录，公开了一个网络端口，以及一个用于在容器中启动应用程序的入口点。设置好 Dockerfile 后，我们就可以构建容器了。

$ docker build myapp .

虽然上述过程非常简单，但仍有一些问题需要考虑。使用默认镜像可能会导致容器镜像过大、安全漏洞和内存开销。

让我们充实一个示例应用程序

我们将用 Go 编写一个简单的应用，它暴露一个 HTTP 路由，当路由命中时会返回一个字符串。我们将用它构建一个 Docker 镜像。

package main

import (
    "fmt"
    "log"
    "net/http"
    "time"
)

func main() {
    r := http.NewServeMux()
    r.HandleFunc("/api/", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
        fmt.Fprintf(w, "Hello From Go!")
    })
    s := &http.Server{
        Addr:        ":8080",
        Handler:     r,
        ReadTimeout: 10 * time.Second,
    }
    fmt.Println("Starting server on port 8080")
    log.Fatal(s.ListenAndServe())
}

让我们用我们的应用程序构建 Docker 镜像。首先，我们需要创建一个 Dockerfile。

FROM golang:latest

RUN mkdir /app
ADD . /app/
WORKDIR /app
RUN go build -o myapp .

CMD ["/app/myapp"]

构建图像。

PS：用任何选择的内容替换标签：/appname

$ docker build -t codehakase/goapp .

就这样！我们刚刚 Docker 化了一个简单的 Go 应用。让我们来看看
刚刚构建的镜像。

对于一个简单的 Go 应用来说，镜像文件的大小就超过 700 MB。Go 二进制文件本身
可能只有几 MB，额外的开销不仅浪费了空间，
还可能成为 bug 和安全漏洞的藏身之处。

什么东西占用了这么多空间？在这种情况下，容器需要
安装 Go，以及 Go 所依赖的所有依赖项，所有这些都位于
Debian 或 Linux 发行版之上。

有两种方法可以减少容器镜像的大小，实际上有三种，其中
第三种在 Go 社区中更常用：

1. 使用小型基础镜像
2. 建造者模式
3. 使用空图像

使用小型基础镜像是减少容器镜像大小最简单的方法。
所使用的堆栈/语言可能提供的官方镜像
比默认镜像小得多。

golang:alpine让我们更新 Dockerfile 以使用一个较小的基础镜像。在本例中我们将使用它。

FROM golang:alpine

RUN mkdir /app
ADD . /app/
WORKDIR /app
RUN go build -o myapp .

CMD ["/app/myapp"]

重建图像。

$ docker build -t codehakase/goapp .

随着 Dockerfile 的更新，我们的镜像现在比
以前的镜像更小了。

这个镜像大小仍然很大，我们可以使用
建造者模式将其缩小。由于我们在本例中使用了编译型语言（Go），因此在
建造者模式中，我们应该注意，编译型语言通常需要一些
并非运行代码所必需的工具。这些工具主要用于构建和编译为二进制文件。使用建造者模式，我们可以 在最终容器中
移除这些工具。

为了在我们现有的示例中使用 Builder 模式，我们将在
容器中编译我们的代码，然后使用编译后的代码打包最终的容器，而无需
所有必需的工具。

FROM golang:alpine AS main-env
RUN mkdir /app
ADD . /app/
WORKDIR /app
RUN cd /app && go build -o myapp

FROM alpine
WORKDIR /app
COPY --from=main-env /app/myapp /app
EXPOSE 8080

ENTRYPOINT ./myapp

我们更新了 Dockerfile 以使用构建器模式。首先，它在容器
中构建并编译应用程序alpine并命名为步骤main-env，然后
将上一步中的二进制文件复制到新容器中。

重建多阶段 Dockerfile。

$ docker build -t codehakase/goapp .

构建的结果是一个刚好超过 10
兆字节的新容器。

还记得我们构建的第一个镜像超过 700 MB 吗？我们
使用构建器模式将其缩减到 10.7 MB。

我们仍然可以通过使用临时（空）
镜像来稍微减少这个数字。什么是临时镜像？它是一个特殊的空 Docker 镜像。要使用
它，我们需要首先在 Docker 环境之外构建我们的应用程序，并将编译后的二进制文件添加
到容器中。

$ go build -o myapp .

我们将更新 Dockerfile 以将二进制文件添加到临时映像。

FROM scratch
ADD myapp /
CMD ["/myapp"]

让我们构建这个图像并看看它有多大。

我们把它压缩到了 6.5MB，太棒了！让我们尝试运行容器来测试
我们的应用。

$ docker run -it codehakase/goapp

您可能会收到如下错误：

出现此错误的原因是，Go 二进制文件正在其运行的操作系统上寻找库
，由于临时映像为空，因此没有可供查找的库。
我们需要修改构建命令以静态编译我们的 Go 应用程序：

$ GO_ENABLED=0 GOOS=linux go build -a -installsuffix cgo -o myapp .

使用重建docker build -t codehakase/goapp，并再次运行我们的容器
，将容器上的端口转发到我们的机器：

$ docker run -it -p 8080:8080 codehakase/goapp
  Starting server on port 8080

导航至以http://localhost:8080/api测试应用程序的响应。

结论

本文旨在解释如何
专门针对 Go 应用缩减容器大小。容器越小，性能就越高，因为
在 CI 环境中构建容器的速度会更快，将
构建好的镜像推送到容器注册表所需的时间也会更少，
最重要的是，将这些容器拉取到分布式 Kubernetes
集群的速度也会更快，因为较小的容器不太可能延迟
新集群的部署。

如果您有任何建议或意见，请在下方留言或联系
@codehakase