使用构建缓存

解释

考虑您为 入门 应用程序创建的以下 Dockerfile。

FROM node:20-alpine
WORKDIR /app
COPY . .
RUN yarn install --production
CMD ["node", "./src/index.js"]

当您运行 docker build 命令以创建新镜像时,Docker 会执行 Dockerfile 中的每条指令,为每条指令创建一层,并按指定的顺序创建。对于每条指令,Docker 都会检查它是否可以重用之前构建中的指令。如果它发现您之前已经执行过类似的指令,Docker 不需要重新执行它。相反,它将使用缓存的结果。这样,您的构建过程就会变得更快、更高效,为您节省宝贵的时间和资源。

有效地使用构建缓存使您能够通过重用之前构建的结果并跳过不必要的步骤来实现更快的构建。为了最大限度地利用缓存并避免资源密集型和耗时的重建,了解缓存失效机制非常重要。以下是一些可能导致缓存失效的情况示例

  • RUN 指令的命令的任何更改都会使该层失效。如果您的 Dockerfile 中的 RUN 命令有任何修改,Docker 会检测到更改并使构建缓存失效。

  • 对使用 COPYADD 指令复制到镜像中的文件的任何更改。Docker 会关注您的项目目录中任何文件的更改。无论是内容更改还是权限等属性更改,Docker 都将这些修改视为使缓存失效的触发器。

  • 一旦一层失效,所有后续层也会失效。如果任何先前的层(包括基础镜像或中间层)由于更改而失效,Docker 会确保依赖于它的后续层也失效。这使构建过程保持同步,并防止出现不一致。

在编写或编辑 Dockerfile 时,请注意不必要的缓存失效,以确保构建尽可能快地高效运行。

尝试一下

在本动手指南中,您将学习如何为 Node.js 应用程序有效地使用 Docker 构建缓存。

构建应用程序

  1. 下载并安装 Docker Desktop。

  2. 打开一个终端并 克隆此示例应用程序.

    $ git clone https://github.com/dockersamples/todo-list-app
    
  3. 导航到 todo-list-app 目录

    $ cd todo-list-app
    

    在此目录中,您会找到一个名为 Dockerfile 的文件,其中包含以下内容

    FROM node:20-alpine
    WORKDIR /app
    COPY . .
    RUN yarn install --production
    EXPOSE 3000
    CMD ["node", "./src/index.js"]
  4. 执行以下命令以构建 Docker 镜像

    $ docker build .
    

    以下是构建过程的结果

    [+] Building 20.0s (10/10) FINISHED
    

    第一行表示整个构建过程花费了20.0 秒。第一次构建可能需要一些时间,因为它会安装依赖项。

  5. 在不进行更改的情况下重新构建。

    现在,重新运行 docker build 命令,而不对源代码或 Dockerfile 进行任何更改,如所示

    $ docker build .
    

    只要命令和上下文保持不变,初始构建之后的后续构建会更快,这是因为缓存机制。Docker 会缓存构建过程中生成的中间层。当您在没有对 Dockerfile 或源代码进行任何更改的情况下重建镜像时,Docker 可以重用缓存的层,从而显着加快构建过程。

    [+] Building 1.0s (9/9) FINISHED                                                                            docker:desktop-linux
     => [internal] load build definition from Dockerfile                                                                        0.0s
     => => transferring dockerfile: 187B                                                                                        0.0s
     ...
     => [internal] load build context                                                                                           0.0s
     => => transferring context: 8.16kB                                                                                         0.0s
     => CACHED [2/4] WORKDIR /app                                                                                               0.0s
     => CACHED [3/4] COPY . .                                                                                                   0.0s
     => CACHED [4/4] RUN yarn install --production                                                                              0.0s
     => exporting to image                                                                                                      0.0s
     => => exporting layers                                                                                                     0.0s
     => => exporting manifest
    

    通过利用缓存的层,后续构建仅在 1.0 秒内完成。无需重复安装依赖项等耗时步骤。

    步骤描述花费时间(第一次运行)花费时间(第二次运行)
    1从 Dockerfile 加载构建定义0.0 秒0.0 秒
    2加载 docker.io/library/node:20-alpine 的元数据2.7 秒0.9 秒
    3加载 .dockerignore0.0 秒0.0 秒
    4加载构建上下文

    (上下文大小:4.60 MB)

    0.1 秒0.0 秒
    5设置工作目录 (WORKDIR)0.1 秒0.0 秒
    6将本地代码复制到容器中0.0 秒0.0 秒
    7运行 yarn install --production10.0 秒0.0 秒
    8导出层2.2 秒0.0 秒
    9导出最终镜像3.0 秒0.0 秒

    回到 docker image history 输出,您会看到 Dockerfile 中的每个命令都会成为镜像中的一个新层。您可能还记得,当您对镜像进行更改时,必须重新安装 yarn 依赖项。有没有办法解决这个问题?每次构建都重新安装相同的依赖项没有多大意义,对吧?

    为了解决这个问题,请重新构建您的 Dockerfile,以便依赖项缓存保持有效,除非它确实需要失效。对于基于 Node 的应用程序,依赖项在 package.json 文件中定义。您需要在该文件更改时重新安装依赖项,但在文件保持不变时使用缓存的依赖项。因此,首先仅复制该文件,然后安装依赖项,最后复制其他所有内容。然后,您只需要在 package.json 文件发生更改时重新创建 yarn 依赖项。

  6. 更新 Dockerfile 以首先复制 package.json 文件、安装依赖项,然后复制其他所有内容。

    FROM node:20-alpine
    WORKDIR /app
    COPY package.json yarn.lock ./
    RUN yarn install --production 
    COPY . . 
    EXPOSE 3000
    CMD ["node", "src/index.js"]
  7. 在与 Dockerfile 相同的文件夹中创建一个名为 .dockerignore 的文件,其中包含以下内容。

    node_modules
  8. 构建新镜像

    $ docker build .
    

    然后您将看到类似于以下内容的输出

    [+] Building 16.1s (10/10) FINISHED
    => [internal] load build definition from Dockerfile                                               0.0s
    => => transferring dockerfile: 175B                                                               0.0s
    => [internal] load .dockerignore                                                                  0.0s
    => => transferring context: 2B                                                                    0.0s
    => [internal] load metadata for docker.io/library/node:21-alpine                                  0.0s
    => [internal] load build context                                                                  0.8s
    => => transferring context: 53.37MB                                                               0.8s
    => [1/5] FROM docker.io/library/node:21-alpine                                                    0.0s
    => CACHED [2/5] WORKDIR /app                                                                      0.0s
    => [3/5] COPY package.json yarn.lock ./                                                           0.2s
    => [4/5] RUN yarn install --production                                                           14.0s
    => [5/5] COPY . .                                                                                 0.5s
    => exporting to image                                                                             0.6s
    => => exporting layers                                                                            0.6s
    => => writing image     
    sha256:d6f819013566c54c50124ed94d5e66c452325327217f4f04399b45f94e37d25        0.0s
    => => naming to docker.io/library/node-app:2.0                                                 0.0s
    

    您会看到所有层都已重建。因为您对 Dockerfile 进行了很多更改,所以这是完全可以的。

  9. 现在,对 src/static/index.html 文件进行更改(例如,将标题更改为“很棒的待办事项应用程序”。)。

  10. 构建 Docker 镜像。这次,您的输出应该有所不同。

    $ docker build -t node-app:3.0 .
    

    然后您将看到类似于以下内容的输出

    [+] Building 1.2s (10/10) FINISHED 
    => [internal] load build definition from Dockerfile                                               0.0s
    => => transferring dockerfile: 37B                                                                0.0s
    => [internal] load .dockerignore                                                                  0.0s
    => => transferring context: 2B                                                                    0.0s
    => [internal] load metadata for docker.io/library/node:21-alpine                                  0.0s 
    => [internal] load build context                                                                  0.2s
    => => transferring context: 450.43kB                                                              0.2s
    => [1/5] FROM docker.io/library/node:21-alpine                                                    0.0s
    => CACHED [2/5] WORKDIR /app                                                                      0.0s
    => CACHED [3/5] COPY package.json yarn.lock ./                                                    0.0s
    => CACHED [4/5] RUN yarn install --production                                                     0.0s
    => [5/5] COPY . .                                                                                 0.5s 
    => exporting to image                                                                             0.3s
    => => exporting layers                                                                            0.3s
    => => writing image     
    sha256:91790c87bcb096a83c2bd4eb512bc8b134c757cda0bdee4038187f98148e2eda       0.0s
    => => naming to docker.io/library/node-app:3.0                                                 0.0s
    

    首先,您应该注意到构建速度快了很多。您会看到几个步骤正在使用之前缓存的层。这是个好消息;您正在使用构建缓存。推送和拉取此镜像及其更新也将更快。

通过遵循这些优化技术,您可以使您的 Docker 构建更快、更高效,从而缩短迭代周期并提高开发效率。

其他资源

下一步

现在您了解了如何有效地使用 Docker 构建缓存,您就可以开始学习多阶段构建了。