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Docker Bake：一種現代化的容器構建方法

譯文 精選
作者： 李睿
云計算
Docker Bake提供了一種功能強大的聲明性方法，以構建具有并行處理、高效緩存和繼承的容器鏡像。

譯者 | 李睿

審校 | 重樓

雖然使用傳統的docker build命令構建Docker鏡像的方法簡單直接，但在處理由多個組件組成的復雜應用程序時，這個過程可能會變得繁瑣且容易出錯。這就是Docker Bake發揮重要作用的地方——它是一個強大而靈活的工具，用于組織多階段和并行的鏡像構建。

本文將介紹Docker Bake的功能、其相對于傳統方法的優勢，以及在各種開發場景中使用Docker Bake的實際示例。

什么是Docker Bake？

Docker Bake是BuildKit的一個功能，允許用戶使用配置文件組織和自動化 Docker鏡像構建過程。

Docker Bake的主要優勢包括：

  • 聲明性語法。可以使用HCL（HashiCorp配置語言）、JSON或YAML（Docker Compose文件）來描述所需的結果，而不是在腳本中使用多個命令。
  • 并行構建。BuildKit在可能的情況下自動并行執行鏡像構建。
  • 緩存重用。在不同構建之間高效利用緩存。
  • 分組和有針對性的構建。能夠定義圖像組并僅構建當前所需的目標。
  • 變量和繼承。在構建目標之間具有強大的變量系統和屬性繼承功能。
  • CI/CD 集成。輕松集成到持續集成和交付管道中。

Bake文件剖析

以下了解Bake文件的主要組成部分：

1.變量

變量允許定義可以在配置的不同部分使用的值，并且可以在運行時輕松地重新定義：

Shell 
 variable "TAG" {
 default = "latest"
 }

 variable "DEBUG" {
 default = "false"
 }

變量可以通過字符串插值在配置的其他部分使用：${TAG}。

2.組

群組允許將多個目標組合在一起，然后同時構建：

Shell 
 group "default" {
 targets = ["app", "api"]
 }

 group "backend" {
 targets = ["api", "database"]
 }

3.目標

目標是構建的主要單元，每個目標定義一個Docker鏡像：

Shell 
 target "app" {
 dockerfile = "Dockerfile.app"
 context = "./app"
 tags = ["myorg/app:${TAG}"]
 args = {
 DEBUG = "${DEBUG}"
 }
 platforms = ["linux/amd64", "linux/arm64"]
 }

主要目標參數：

  • dockerfile——dockerfile的路徑
  • context——構建上下文
  • tags——圖像的標簽
  • args ——傳遞給Dockerfile的參數
  • platforms——用于多平臺構建的平臺
  • target——在Dockerfile中進行多階段構建的目標
  • output——在哪里輸出構建結果
  • cache-from和cache-to——cache設置

4.繼承

Bake最強大的功能之一是繼承參數的能力：

Shell 
 target "base" {
 context = "."
 args = {
 BASE_IMAGE = "node:16-alpine"
 }
 }

 target "app" {
 inherits = ["base"]
 dockerfile = "app/Dockerfile"
 tags = ["myapp/app:latest"]
 }

應用程序目標將繼承基中的所有參數，并用自己的參數覆蓋或補充它們。

5.函數

在HashiCorp配置語言（HCL）中，可以定義函數以實現更靈活的配置：

Shell 
 function "tag" {
 params = [name, version]
 result = ["${name}:${version}"]
 }

 target "app" {
 tags = tag("myapp/app", "v1.0.0")
 }

安裝和設置

Docker Bake是BuildKit的一部分，BuildKit是一個用于構建Docker鏡像的現代引擎。從Docker 23.0開始，BuildKit默認是啟用的，所以大多數用戶不需要額外的配置。但是，如果用戶使用的是舊版本的Docker或想要確保BuildKit已經激活，請按照以下的說明進行操作。

檢查Docker版本

確保有最新版本的Docker（23.0或更高版本）。可以使用命令檢查版本：

Plain Text 
 docker --version

如果Docker版本過時了，請按照官方文檔進行更新。

激活BuildKit（適用于舊Docker版本）

對于低于Docker23.0的版本，需要手動激活BuildKit。這可以通過以下方式之一完成：

通過環境變量：

Shell 
 export DOCKER_BUILDKIT=1
Plain Text 
 In the Docker configuration file: Edit the ~/.docker/config.json file and add the following parameters:


JSON
 {
 "features": {
 "buildkit": true
 }
}
  • 通過命令行：當使用docker build或docker buildx bake命令時，可以明確指定使用BuildKit：
Shell 
 DOCKER_BUILDKIT=1 docker buildx bake

安裝Docker Buildx

Docker Buildx是Docker CLI的擴展，它為構建鏡像提供了額外的功能，包括對多平臺構建的支持。從Docker 20.10開始，Buildx包含在Docker中，但為了獲得完整的功能，建議確保已經安裝并激活它。

（1）檢查Buildx安裝

Shell 
 docker buildx version

如果沒有安裝Buildx，可以按照下面的說明操作。

（2）安裝Buildx

  • For Linux: 
Shell 
 mkdir -p ~/.docker/cli-plugins
 curl -sSL https://github.com/docker/buildx/releases/latest/download/buildx-linux-amd64 -o ~/.docker/cli-plugins/docker-buildx
 chmod +x ~/.docker/cli-plugins/docker-buildx
  • For macOS (using Homebrew): 
Shell 
 brew install docker-buildx

（3）創建和使用Buildx生成器

在默認情況下，Docker使用內置的構建器，但為了獲得完整的功能，建議創建一個新的構建器：

Shell 
1 docker buildx create --use --name my-builder

檢查構建器是否處于激活狀態：

Shell 
1 docker buildx ls

Docker Bake基礎知識

配置文件

Docker Bake使用的配置文件可以用HCL（默認）、JSON或YAML格式編寫。以下是這些文件的標準名稱：

  • docker-bake.hcl
  • docker-bake.json

也可以使用帶有一些擴展的docker-compose.yml。

HCL文件結構

典型的Docker Bake配置文件的結構如下：

Shell 
 // Defining variables
 variable "TAG" {
 default = "latest"
 }

 // Defining groups
 group "default" {
 targets = ["app", "api"]
 }

 // Defining common settings
 target "docker-metadata-action" {
 tags = ["user/app:${TAG}"]
 }

 // Defining build targets
 target "app" {
 inherits = ["docker-metadata-action"]
 dockerfile = "Dockerfile.app"
 context = "./app"
 }

 target "api" {
 inherits = ["docker-metadata-action"]
 dockerfile = "Dockerfile.api"
 context = "./api"
 }

執行構建

從默認組構建所有目標：

Plain Text 
 docker buildx bake

建立一個特定的目標或組：

Plain Text 
1 docker buildx bake app

傳遞變量：

Plain Text 
 TAG=v1.0.0 docker buildx bake

實例

示例1：簡單的多組件應用程序

假設有一個由Web前端、API和數據庫服務組成的應用程序。以下是一個docker-bake.hcl文件可能的樣子：

Shell 
 variable "TAG" {
 default = "latest"
 }

 group "default" {
 targets = ["frontend", "api", "db"]
 }

 group "services" {
 targets = ["api", "db"]
 }
 
 target "base" {
  context = "."
  args = {
 BASE_IMAGE = "node:16-alpine"
 }
 }

 target "frontend" {
 inherits = ["base"]
 dockerfile = "frontend/Dockerfile"
 tags = ["myapp/frontend:${TAG}"]
 args = {
 API_URL = "http://api:3000"
 }
 }

 target "api" {
 inherits = ["base"]
 dockerfile = "api/Dockerfile"
 tags = ["myapp/api:${TAG}"]
 args = {
 DB_HOST = "db"
 DB_PORT = "5432"
 }
 }

 target "db" {
 context = "./db"
 dockerfile = "Dockerfile"
 tags = ["myapp/db:${TAG}"]
 }

示例2：多平臺構建

Docker Bake的一個強大的方面是易于建立多平臺構建：

Shell 
 variable "TAG" {
 default = "latest"
 }

 group "default" {
 targets = ["app-all"]
 }

 target "app" {
 dockerfile = "Dockerfile"
 tags = ["myapp/app:${TAG}"]
 }

 target "app-linux-amd64" {
 inherits = ["app"]
 platforms = ["linux/amd64"]
 }

 target "app-linux-arm64" {
 inherits = ["app"]
 platforms = ["linux/arm64"]
 }

 target "app-all" {
 inherits = ["app"]
 platforms = ["linux/amd64", "linux/arm64"]
 }

示例3：不同的開發環境

Docker Bake可以很容易地管理不同環境（例如，開發、測試和生產）的構建。為此，可以使用通過命令行覆蓋的變量：

Shell 
 variable "ENV" {
 default = "dev"
 }

 group "default" {
 targets = ["app-${ENV}"]
 }

 target "app-base" {
 dockerfile = "Dockerfile"
 args = {
 BASE_IMAGE = "node:16-alpine"
 }
 }
 
 target "app-dev" {
 inherits = ["app-base"]
 tags = ["myapp/app:dev"]
 args = {
 NODE_ENV = "development"
 DEBUG = "true"
 }
 }

 target "app-stage" {
 inherits = ["app-base"]
 tags = ["myapp/app:stage"]
 args = {
 NODE_ENV = "production"
 API_URL = "https://api.stage.example.com"
 }
 }

 target "app-prod" {
 inherits = ["app-base"]
 tags = ["myapp/app:prod", "myapp/app:latest"]
 args = {
 NODE_ENV = "production"
 API_URL = "https://api.example.com"
 }
 }

要為特定環境構建鐿像，使用以下命令：

Plain Text 
 ENV=prod docker buildx bake

高級Docker Bake功能

矩陣構建

Docker Bake允許根據參數組合定義創建多個構建變體的矩陣：

Shell 
 variable "REGISTRY" {
 default = "docker.io/myorg"
 }

 target "matrix" {
 name = "app-${platform}-${version}"
 matrix = {
 platform = ["linux/amd64", "linux/arm64"]
 version = ["1.0", "2.0"]
 }
 dockerfile = "Dockerfile"
 tags = ["${REGISTRY}/app:${version}-${platform}"]
 platforms = ["${platform}"]
 args = {
 VERSION = "${version}"
 }
 }

這段代碼將為平臺和版本的每種組合創建四個鏡像變體。可以使用一個命令來構建它們。

使用外部文件和函數

Docker Bake允許使用外部文件和函數進行更靈活的配置：

Shell 
 // Import variables from a JSON file
 variable "settings" {
 default = {}
 }

 function "tag" {
 params = [name, tag]
 result = ["${name}:${tag}"]
 }

 target "app" {
 dockerfile = "Dockerfile"
 tags = tag("myapp/app", "v1.0.0")
 args = {
 CONFIG = "${settings.app_config}"
 }
 }

然后可以傳遞一個settings文件：

Plain Text 
 docker buildx bake --file settings.json

與Docker Compose集成

Docker Bake可以與Docker Compose集成，這對現有項目來說特別方便：

YAML 
 # docker-compose.yml
 services:
 app:
 build:
 context: ./app
 dockerfile: Dockerfile
 args:
 VERSION: "1.0"
 image: myapp/app:latest

 api:
 build:
 context: ./api
 dockerfile: Dockerfile
 image: myapp/api:latest
Shell 
 # docker-bake.hcl
 target "default" {
 context = "."
 dockerfile-inline = <<EOT
 FROM docker/compose:1.29.2
 WORKDIR /app
 COPY docker-compose.yml .
 RUN docker-compose build
 EOT
 }

條件邏輯

對于更復雜的場景，可以使用條件邏輯：

Shell 
 variable "DEBUG" {
 default = "false"
 }

 target "app" {
 dockerfile = "Dockerfile"
 tags = ["myapp/app:latest"]
 args = {
 DEBUG = "${DEBUG}"
 EXTRA_PACKAGES = DEBUG == "true" ? "vim curl htop" : ""
 }
 }

在CI/CD中使用Docker Bake

Docker Bake非常適合在CI/CD管道中使用。以下是一個與GitHub Actions集成的例子，在Docker Hub中使用秘密（secrets）進行安全認證：

Shell 
 # .github/workflows/build.yml
 name: Build and Publish

 on:
 push:
 branches: [main]
 tags: ['v*']

 jobs:
 build:
 runs-on: ubuntu-latest
 steps:
 - name: Checkout
 uses: actions/checkout@v3

 - name: Set up Docker Buildx
 uses: docker/setup-buildx-action@v2

 - name: Login to DockerHub
 uses: docker/login-action@v2
 with:
 username: ${{ secrets.DOCKERHUB_USERNAME }}
 password: ${{ secrets.DOCKERHUB_TOKEN }}

 - name: Docker Metadata
 id: meta
 uses: docker/metadata-action@v4
 with:
 images: myapp/app
 tags: |
 type=ref,event=branch
 type=ref,event=pr
 type=semver,pattern={{version}}

 - name: Build and push
 uses: docker/bake-action@v2
 with:
 files: |
 ./docker-bake.hcl
 targets: app
 push: true
 set: |
 *.tags=${{ steps.meta.outputs.tags }}

調試和監視構建

Docker Bake為調試構建過程提供了幾個有用的選項：

查看配置而不構建：

Plain Text 
 docker buildx bake –print

詳細的日志:

Plain Text 
 docker buildx bake --progress=plain

導出為JSON進行分析：

Plain Text 
 docker buildx bake --print | jq

與其他工具的比較

Docker Bake vs. Docker Compose

特性

Docker Bake

Docker Compose

主要目的

構建鏡像

容器管理

并行構建

自動

有限

矩陣構建

是

否

繼承

強大的系統

有限 (擴展)

多平臺

集成

否

配置格式

HCL, JSON

YAML

Docker Bake vs. Build Scripts

特性

Docker Bake

Bash/scripts

聲明性

高

低

維護的復雜性

低

高

可重用性

簡單

復雜

并行性

自動

人工

CI/CD集成

簡單的

需要努力

最佳實踐

將目標組織成邏輯組：

Shell 
 group "all" {
 targets = ["app", "api", "worker"]
 }

 group "backend" {
 targets = ["api", "worker"]
 }

將繼承用于常見設置：

Shell 
 target "common" {
 context = "."
 args = {
 BASE_IMAGE = "node:16-alpine"
 }
 }

 target "app" {
 inherits = ["common"]
 dockerfile = "app/Dockerfile"
 }

將復雜的配置組織到多個文件中：

Shell 
 docker buildx bake \
 -f ./common.hcl \
 -f ./development.hcl \
 app-dev

使用變量實現靈活性：

Shell 
 variable "REGISTRY" {
 default = "docker.io/myorg"
 }

 target "app" {
 tags = ["${REGISTRY}/app:latest"]
 }

為復雜的構建場景應用矩陣：

Shell 
 target "matrix" {
 matrix = {
 env = ["dev", "prod"]
 platform = ["linux/amd64", "linux/arm64"]
 }
 name = "app-${env}-${platform}"
 tags = ["myapp/app:${env}-${platform}"]
 }

常見問題及解決方法

問題1：緩存沒有被有效使用

解決方案

正確地組織Dockerfile，把那些變化不太頻繁的層放在文件的開頭：

Dockerfile 
 FROM node:16-alpine

 # First copy only dependency files
 COPY package.json package-lock.json ./
 RUN npm install

 # Then copy the source code
 COPY . .

問題2：環境變量沖突

解決方案

在Docker Bake中使用顯式值：

Shell 
 target "app" {
 args = {
 NODE_ENV = "production"
 }
 }

問題3：難以調試構建

解決方案

使用詳細的日志和檢查：

Plain Text 
 docker buildx bake --progress=plain --print app

結論

Docker Bake提供了一種強大、靈活和聲明性的方法來組織Docker鏡像構建。它解決了團隊在使用傳統構建方法時面臨的許多問題，特別是在復雜的多組件項目中。

Docker Bake的主要優點：

  • 聲明式方法
  • 高效的緩存使用
  • 并行和多平臺構建
  • 強大的變量和繼承系統
  • 與CI/CD管道的出色集成

在工作流程中實施Docker Bake可以顯著簡化和加快映像構建過程，特別是對于使用微服務架構或復雜多組件應用程序的團隊而言。

有用的資源

原文標題：Docker Bake: A Modern Approach to Container Building，作者：Suleiman Dibirov

責任編輯：華軒 來源： 51CTO
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