Hello folks，我是 Luga，今天我們來聊一下云原生生態(tài)核心技術(shù)—— 鏡像構(gòu)建，即 “基于 Buildpack 進(jìn)行 Kubernetes Cluster 中容器鏡像的構(gòu)建、部署” 。

通常而言，在現(xiàn)代的云原生交付領(lǐng)域中，3 樣?xùn)|西發(fā)揮著至關(guān)重要的作用：即Efficiency(效率)、Speed(速度)以及Simplicity(簡(jiǎn)捷性)。而 Buildpacks(構(gòu)建包)已成為一種強(qiáng)大的工具，徹底改變了創(chuàng)建項(xiàng)目的 Docker Image 的方式。

相較于傳統(tǒng)的費(fèi)時(shí)費(fèi)力的 Dockerfile 創(chuàng)建和維護(hù)方法，Buildpacks 提供了一種簡(jiǎn)化且自動(dòng)化的解決方案。借助 Buildpacks，我們可以輕松構(gòu)建 Docker Image，無論我們處理的項(xiàng)目數(shù)量如何，而無需編寫繁瑣的 Dockerfile。

因此，在本文中，讓我們深入探討一下 Buildpacks 是如何通過自動(dòng)檢測(cè)編程語(yǔ)言和項(xiàng)目結(jié)構(gòu)來簡(jiǎn)化容器化過程，使我們能夠?qū)?Docker Image 構(gòu)建無縫集成到 CI/CD 流水線中。

一、什么是 Dockerfile ?它是如何工作的?

Dockerfile 是一種基于文本文件的構(gòu)建描述工具，用于定義和自動(dòng)化 Docker Image 的構(gòu)建過程。通過一系列指令和配置，開發(fā)人員可以精確控制 Image 構(gòu)建的各個(gè)環(huán)節(jié)，從基礎(chǔ) Image 的選擇到軟件包的安裝和配置，以及運(yùn)行時(shí)的設(shè)置，從而實(shí)現(xiàn)可重復(fù)、可控和可維護(hù)的 Image 構(gòu)建流程。

接下來，我們來看一下，在實(shí)際的業(yè)務(wù)場(chǎng)景中，我們是如何基于 Dockerfile 進(jìn)行自定義鏡像的構(gòu)建，具體如下所示：

基于上述流程圖所示，Dockerfile 通過解析和執(zhí)行一系列指令和操作，生成一系列鏡像層，并最終合并為一個(gè)完整的 Docker Image。這種基于分層的構(gòu)建方式使得 Image 構(gòu)建過程可控、高效和可復(fù)用，為容器化應(yīng)用的構(gòu)建和部署提供了一種標(biāo)準(zhǔn)化和可靠的方式。

二、你所不了解的 “Buildpack” ?

Buildpacks(構(gòu)建包)是一種開放標(biāo)準(zhǔn)和工具集，用于自動(dòng)化構(gòu)建容器鏡像。Buildpacks 提供了一種簡(jiǎn)化和標(biāo)準(zhǔn)化的方法，用于將應(yīng)用程序代碼轉(zhuǎn)換為可執(zhí)行的、隔離的容器鏡像。

Buildpacks 的核心思想是根據(jù)應(yīng)用程序的語(yǔ)言、框架和依賴項(xiàng)等信息，自動(dòng)檢測(cè)和提供所需的運(yùn)行時(shí)環(huán)境和依賴項(xiàng)。Buildpacks 可以識(shí)別應(yīng)用程序的特征，并根據(jù)這些特征來選擇和配置所需的軟件包、庫(kù)和工具。

使用 Buildpacks，我們只需提供應(yīng)用程序的源代碼，Buildpacks 將根據(jù)項(xiàng)目的特性自動(dòng)處理構(gòu)建過程。Buildpacks 會(huì)分析應(yīng)用程序的結(jié)構(gòu)，檢測(cè)使用的編程語(yǔ)言和框架，然后根據(jù)需要安裝相關(guān)運(yùn)行時(shí)和依賴項(xiàng)。例如 pom.xml、build.gradle 或 requirements.txt 文件。我們只需為每個(gè)項(xiàng)目運(yùn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的命令，即可輕松集成到 CI/CD 管道中以自動(dòng)創(chuàng)建 Docker Image，這種自動(dòng)化的過程簡(jiǎn)化了容器鏡像的構(gòu)建和維護(hù)，減少了手動(dòng)操作和配置的負(fù)擔(dān)，還降低了出錯(cuò)的風(fēng)險(xiǎn)。

通常而言，Buildpacks 的魅力在于智能性和自動(dòng)化能力。Buildpacks 能夠根據(jù)我們的項(xiàng)目語(yǔ)言和結(jié)構(gòu)，自動(dòng)選擇和配置所需的軟件包和依賴項(xiàng)，從而消除了手動(dòng)指定和管理依賴關(guān)系的繁瑣過程，使我們可以專注于編寫代碼而非繁瑣的基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)置。

另一個(gè) Buildpacks 的優(yōu)勢(shì)是其與 CI/CD 流水線的集成。借助 Buildpacks，我們可以輕松地將 Docker Image 構(gòu)建過程整合到持續(xù)集成和持續(xù)交付流程中。Buildpacks 支持各種流行的 CI/CD工具和平臺(tái)，例如常見的 Jenkins、GitLab 以及 Tekton 等，使得容器構(gòu)建和部署的自動(dòng)化變得易如反掌。

總而言之，在實(shí)際的業(yè)務(wù)場(chǎng)景中，通過摒棄復(fù)雜的 Dockerfile，使用 Buildpacks 可以加快我們的構(gòu)建速度，并降低出錯(cuò)的風(fēng)險(xiǎn)。我們僅需要做的是投入精力專注于項(xiàng)目代碼本身，而無需擔(dān)心基礎(chǔ)設(shè)施的細(xì)節(jié)。畢竟，Buildpacks 為我們提供了一種簡(jiǎn)單、高效和可靠的方式來構(gòu)建 Docker Image，使我們的容器化流程變得無縫和愉悅。

三、那么，我該什么時(shí)候使用 “Buildpack” ?

通常而言，Buildpacks 適用于云原生應(yīng)用開發(fā)、多語(yǔ)言應(yīng)用支持、集成開發(fā)環(huán)境和自動(dòng)化構(gòu)建等場(chǎng)景。Buildpacks 提供了一種自動(dòng)化、可擴(kuò)展和標(biāo)準(zhǔn)化的方式來構(gòu)建和管理應(yīng)用程序的構(gòu)建過程，減少了手動(dòng)配置和管理的工作量，并提高了開發(fā)者的生產(chǎn)力和應(yīng)用程序的可靠性。

1.云原生應(yīng)用開發(fā)

當(dāng)我們?cè)跇?gòu)建云原生應(yīng)用時(shí)，Buildpacks 可以幫助我們簡(jiǎn)化應(yīng)用的構(gòu)建過程。Buildpacks 可以自動(dòng)檢測(cè)應(yīng)用程序的語(yǔ)言、框架和依賴，并根據(jù)需要提供所需的運(yùn)行時(shí)環(huán)境和依賴項(xiàng)。這使得我們可以專注于應(yīng)用程序的開發(fā)，而不必手動(dòng)配置和管理構(gòu)建過程中的各種環(huán)境和依賴。

2.多語(yǔ)言應(yīng)用支持

如果我們的應(yīng)用程序使用多種編程語(yǔ)言和框架，Buildpacks 可以根據(jù)應(yīng)用程序的需要自動(dòng)選擇適當(dāng)?shù)臉?gòu)建工具和運(yùn)行時(shí)環(huán)境。Buildpacks 可以為每個(gè)語(yǔ)言和框架提供特定的構(gòu)建流程，并根據(jù)應(yīng)用程序的需求進(jìn)行自動(dòng)配置。這樣，我們可以在同一個(gè)項(xiàng)目中支持多種語(yǔ)言和框架，而不需要手動(dòng)管理它們的構(gòu)建和依賴關(guān)系。

3.集成開發(fā)環(huán)境(IDE)支持

Buildpacks 能夠與集成開發(fā)環(huán)境無縫集成，提供一致的構(gòu)建體驗(yàn)。一些 IDE(如 VS Code 和 IntelliJ IDEA)已經(jīng)支持使用 Buildpacks 來構(gòu)建和調(diào)試應(yīng)用程序，簡(jiǎn)化了本地開發(fā)和測(cè)試的過程。這使得我們技術(shù)人員可以在他們熟悉的開發(fā)環(huán)境中輕松地使用 Buildpacks 進(jìn)行應(yīng)用程序開發(fā)和調(diào)試。

4.自動(dòng)化構(gòu)建和持續(xù)集成/持續(xù)交付(CI/CD)

Buildpacks 可以與自動(dòng)化構(gòu)建和 CI/CD 流程集成，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的應(yīng)用程序構(gòu)建和部署。當(dāng)我們提交代碼或觸發(fā) CI/CD 流水線時(shí)，Buildpacks 可以根據(jù)代碼的變化自動(dòng)重新構(gòu)建應(yīng)用程序，并生成新的可部署的鏡像，從而簡(jiǎn)化了部署流程，并確保應(yīng)用程序的構(gòu)建和部署過程始終與代碼同步。

四、Buildpacks vs Dockerfile ，如何選 ?

當(dāng)使用 Buildpacks 時(shí)，相對(duì)于使用 Dockerfile，確實(shí)可以更輕松地構(gòu)建 Docker Image。使用 Buildpacks，我們無需手動(dòng)編寫 Dockerfile，而是只需運(yùn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的命令，它會(huì)自動(dòng)為我們的項(xiàng)目創(chuàng)建 Docker Image。這樣，我們可以節(jié)省編寫和維護(hù) Dockerfile 的時(shí)間和精力。

另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是 Buildpacks 支持多階段構(gòu)建。在編寫 Dockerfile 時(shí)，我們可能需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)多階段的 Dockerfile，其中一個(gè)階段用于構(gòu)建應(yīng)用程序(例如，對(duì)于使用 Java 的項(xiàng)目，需要編譯和打包應(yīng)用程序)，另一個(gè)階段用于運(yùn)行應(yīng)用程序(只需要運(yùn)行時(shí)依賴項(xiàng))。而使用 Buildpacks，它會(huì)自動(dòng)檢測(cè)和處理應(yīng)用程序的構(gòu)建過程，因此我們無需手動(dòng)定義這些多個(gè)階段，簡(jiǎn)化了構(gòu)建過程的復(fù)雜性。

具體而言，Buildpacks vs Dockerfile 兩者的具體區(qū)別，可參考如下：

1.構(gòu)建方式層面

Buildpacks 是一種聲明式的構(gòu)建工具，根據(jù)應(yīng)用程序的代碼和依賴來自動(dòng)檢測(cè)和配置所需的構(gòu)建工具和運(yùn)行時(shí)環(huán)境。同時(shí)，Buildpacks 會(huì)根據(jù)應(yīng)用程序的需要，自動(dòng)選擇和配置構(gòu)建所需的組件。相比之下，Dockerfile 是一種腳本語(yǔ)言，通過逐行編寫指令來定義容器的構(gòu)建過程。需要注意的是，Dockerfile 需要明確指定每個(gè)操作和配置，包括基礎(chǔ)鏡像選擇、軟件包安裝、文件復(fù)制等。

2.構(gòu)建過程方面

Buildpacks 在構(gòu)建過程中會(huì)根據(jù)應(yīng)用程序的代碼和依賴進(jìn)行檢測(cè)和分析，并根據(jù)需要提供所需的構(gòu)建工具和運(yùn)行時(shí)環(huán)境，會(huì)自動(dòng)處理構(gòu)建過程中的各種操作，如依賴解析、編譯、打包等。而 Dockerfile 則需要開發(fā)者手動(dòng)編寫每個(gè)操作的指令，包括安裝依賴、編譯代碼、設(shè)置環(huán)境變量等。

3.可移植性方面

Buildpacks 具有更高的可移植性，因?yàn)樗鼈兪敲嫦驊?yīng)用程序的，而不是面向特定的容器運(yùn)行時(shí)。Buildpacks 可以適用于多個(gè)容器運(yùn)行時(shí)，如 Docker、Kubernetes、Cloud Foundry 等。這意味著我們可以使用相同的 Buildpacks 來構(gòu)建在不同的容器運(yùn)行時(shí)中運(yùn)行的應(yīng)用程序。相比之下，Dockerfile 是特定于 Docker 環(huán)境的，使用 Docker 引擎來構(gòu)建和運(yùn)行容器，因此在不同的容器運(yùn)行時(shí)中可能需要做一些調(diào)整和適配。

4.構(gòu)建速度層面

Buildpacks 具有增量構(gòu)建的能力，能夠根據(jù)代碼的變化只構(gòu)建變更部分，從而提高構(gòu)建速度。Buildpacks 使用分層構(gòu)建的概念，只有發(fā)生變化的部分需要重新構(gòu)建。相比之下，Dockerfile 每次構(gòu)建都需要重新執(zhí)行所有指令，包括之前已經(jīng)構(gòu)建過的部分，這可能導(dǎo)致構(gòu)建時(shí)間較長(zhǎng)。

基于 Buildpacks 進(jìn)行容器鏡像構(gòu)建流程：

基于 Dockerfile 進(jìn)行容器鏡像構(gòu)建流程：

基于上述對(duì)比可知，Buildpacks 和 Dockerfile 是兩種不同的構(gòu)建工具和方法。Buildpacks 更加自動(dòng)化和可移植，適用于云原生應(yīng)用開發(fā)和多語(yǔ)言應(yīng)用支持。而 Dockerfile 更加靈活和可定制，適用于需要更精確控制構(gòu)建過程和環(huán)境配置的場(chǎng)景。選擇使用哪種工具取決于應(yīng)用程序的需求和個(gè)人偏好。

五、Buildpacks 未來發(fā)展的一點(diǎn)看法

在當(dāng)今云原生生態(tài)已經(jīng)成為軟件開發(fā)的基石的時(shí)代，Buildpacks 作為一種改變游戲規(guī)則的工具出現(xiàn)，極大地簡(jiǎn)化了項(xiàng)目制作 Docker Image 的過程。通過消除傳統(tǒng) Dockerfile 創(chuàng)建和維護(hù)的復(fù)雜性，Buildpacks 提供了一種自動(dòng)化且高效的方法。憑借其能夠輕松構(gòu)建 Docker Image 且無需編寫 Dockerfile 的能力，使得開發(fā)人員能夠無縫處理多個(gè)項(xiàng)目。

Buildpacks 擅長(zhǎng)識(shí)別項(xiàng)目的編程語(yǔ)言和結(jié)構(gòu)，能夠自動(dòng)創(chuàng)建與項(xiàng)目相匹配的 Docker Image，并將其無縫集成到 CI/CD 管道中。這種自動(dòng)化的能力使得構(gòu)建和部署容器化應(yīng)用程序變得更加簡(jiǎn)單和高效。開發(fā)人員不再需要手動(dòng)編寫和維護(hù)繁瑣的 Dockerfile，而是可以專注于應(yīng)用程序的開發(fā)和功能實(shí)現(xiàn)。

通過使用 Buildpacks，開發(fā)人員可以更快地構(gòu)建和部署 Docker Image，提高開發(fā)效率。Buildpacks 能夠根據(jù)項(xiàng)目的需求自動(dòng)選擇和配置構(gòu)建工具和運(yùn)行時(shí)環(huán)境，無需手動(dòng)干預(yù)。這種無縫集成到 CI/CD 管道中的能力使得構(gòu)建、測(cè)試和部署過程更加流暢和一體化。