如何减小 Docker 镜像的大小

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问题

首先来看一个例子，构建一个 C 语言版的 hello world 镜像：

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/* hello.c */
int main () {
  puts("Hello, world!");
  return 0;
}

对应的 Dockerfile 为：

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FROM gcc
COPY hello.c .
RUN gcc -o hello hello.c
CMD ["./hello"]

然后执行 docker build -t hello-world . 构建一个名为 hello-world 的镜像，然而以这种方式构建的镜像的大小竟然有1.19 GB：

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REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
hello-world         latest              b11e170bd1d2        6 minutes ago       1.19GB

因为这种构建方式生成的镜像会同时包含 gcc 镜像的内容，查看 gcc 镜像大小发现达到了1.19 GB：

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REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
gcc                 latest              21f378ba43ec        11 days ago         1.19GB

如果我们把基础镜像换成 Ubuntu 并安装 gcc 编译 hello.c 重新构建镜像，最后的镜像大小为213 MB：

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FROM ubuntu
COPY hello.c .
RUN apt-get update && apt-get install gcc -y
RUN gcc -o hello hello.c
CMD ["./hello"]
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REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED              SIZE
hello-world         latest              42f17d1d12a5        About a minute ago   213MB

虽然新镜像相比1.19 GB有大幅减少，但相比于 hello-world 程序本身的大小（17k）来说，213 MB依然是个庞大的数字：

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$ ls hello -hl
-rwxr-xr-x 1 root root 17K Aug  4 13:54 hello

解决

Multi-stage

对于 hello-world 这个镜像来说，我们真正需要的只是最终的可执行程序，而并不关心中间的编译过程，如果能将编译阶段作为一个临时阶段而并不包含在最终的镜像中，则可有效减少最终的镜像大小。针对此，Docker 在 17.05 版本开始提供了名为 multi-stage 构建的功能。我们将原来的 Dockerfile 稍作修改，将原来的编译阶段抽取为一个 stage，然后将编译好的可执行文件复制到最终的 stage 中：

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FROM gcc AS mybuildstage
COPY hello.c .
RUN gcc -o hello hello.c
FROM ubuntu
COPY --from=mybuildstage hello .
CMD ["./hello"]

最终的镜像大小只有73.9 MB：

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REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
hello-world         latest              7dd2b51c53b2        7 minutes ago       73.9MB

FROM scratch

在上一步中，我们使用 Ubuntu 作为基础镜像来运行 hello-world，相比于一个可执行程序，Ubuntu 依然过于庞大，有没有比 Ubuntu 更轻量的镜像呢？有，那就是 scratch，这表示一个空的镜像，继续将 Dockerfile 稍作修改：

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FROM gcc AS mybuildstage
COPY hello.c .
RUN gcc -o hello hello.c
FROM scratch
COPY --from=mybuildstage hello .
CMD ["./hello"]

最终的镜像大小只有16.4 KB：

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REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
hello-world         latest              676253b0e9c4        31 minutes ago      16.4kB

不过在运行该镜像时却提示错误：

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standard_init_linux.go:211: exec user process caused "no such file or directory"

这是因为这种方式构建出的镜像缺少 hello-world 运行时依赖的库。我们可以在编译 hello-world 时通过指定 -static 参数将依赖的库包含到最后的可执行文件中来解决这个问题：

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FROM gcc AS mybuildstage
COPY hello.c .
RUN gcc -o hello hello.c -static
FROM scratch
COPY --from=mybuildstage hello .
CMD ["./hello"]

不过包含了依赖的库后最终镜像的大小也上涨为945 KB：

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REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
hello-world         latest              e6a1fccc2de7        9 seconds ago       945kB

另外，如果不想将依赖的库包含到最终的镜像中，可以使用 busybox:glibc 这个基础镜像，该镜像包含了 C 语言的标准库，有了这个镜像在编译 hello-world 时则无需指定 -static 参数：

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FROM gcc AS mybuildstage
COPY hello.c .
RUN gcc -o hello hello.c
FROM busybox:glibc
COPY --from=mybuildstage hello .
CMD ["./hello"]

不过由于该镜像本身有一定大小，最终镜像的大小达到了5.22 MB：

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REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
hello-world         latest              e2f2c0544800        7 seconds ago       5.22MB

总结

通过 multi-stage 构建可以有效的减少 Docker 镜像的大小，而基础镜像的选择则要具体情况分析，在满足需求的情况下选择合理的基础镜像。

参考