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Spring Boot layered(分层) jar 构建docker镜像

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Docker分层

Docker 容器由基本映像和附加层组成。一旦构建了各个层,它们将保持缓存状态,后续构建,就会使用缓存,构建更快

低层次的变化也会重建较高层次的变化。因此,我们在构建镜像的时候最好将不经常变化的图层保留在底部,而经常变化的图层应该放在顶部。这样就能提高构建docker效率和启动时间。

Spring Boot分层

Spring boot 在2.3之后也提供了应用分层,默认分层如下

这里可以看到应用层是独立一层,我们在修改应用代码的时候就只用构建应用层即可。 spring-boot-loaderdependencies 层就可以使用缓存,从而减少docker镜像的创建和启动时间。

分层打包

  • 传统打包

    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
                <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
                <configuration>
                    <source>11</source>
                    <target>11</target>
                </configuration>
            </plugin>
            <plugin>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
                <version>${spring-boot.version}</version>
                <executions>
                    <execution>
                        <goals>
                            <goal>repackage</goal>
                        </goals>
                    </execution>
                </executions>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>

    这种方式是将整个Spring Boot打成一个jar,没有分层

在Spring Boot 2.3之后添加了分层配置我们在打包插件中开启分层打包

  • 分层打包

    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
                <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
                <configuration>
                    <source>11</source>
                    <target>11</target>
                </configuration>
            </plugin>
            <plugin>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
                <version>${spring-boot.version}</version>
                <configuration>
                    <layers>
                        <enabled>true</enabled>
                    </layers>
                </configuration>
                <executions>
                    <execution>
                        <goals>
                            <goal>repackage</goal>
                        </goals>
                    </execution>
                </executions>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>

    这样打出来的jar是分层的

创建Spring Boot demo项目

项目结构

pom 依赖

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <parent>
        <artifactId>spirng-boot-kubernetes</artifactId>
        <groupId>com.zou</groupId>
        <version>1.0.0</version>
    </parent>
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <artifactId>spring-boot-kuberntes-docker</artifactId>

    <properties>
        <maven.compiler.source>11</maven.compiler.source>
        <maven.compiler.target>11</maven.compiler.target>
    </properties>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>

    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
                <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
                <configuration>
                    <source>11</source>
                    <target>11</target>
                </configuration>
            </plugin>
            <plugin>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
                <version>${spring-boot.version}</version>
                <configuration>
                    <layers>
                        <enabled>true</enabled>
                    </layers>
                </configuration>
                <executions>
                    <execution>
                        <goals>
                            <goal>repackage</goal>
                        </goals>
                    </execution>
                </executions>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>

</project>

测试代码

  • Application

    @SpringBootApplication
    public class  Application  { 
    
    public  static  void  main(String[] args)  { 
        TimeZone.setDefault(TimeZone.getTimeZone("Asia/Shanghai"));
        SpringApplication.run(Application.class, args);
    }
    }
  • TestController

    @RestController
    @RequestMapping
    public class  TestController  { 
    
    @GetMapping("test")
    public String test() { 
        return "hello docker image";
    }
    }

    编写Dockerfile

    # 指定基础镜像,这是分阶段构建的前期阶段
    FROM adoptopenjdk/openjdk11 as builder
    # 执行工作目录
    WORKDIR application # 配置参数
    ARG JAR_FILE=target/*.jar
    # 将编译构建得到的jar文件复制到镜像空间中
    COPY ${JAR_FILE} application.jar # 通过工具spring-boot-jarmode-layertools从application.jar中提取拆分后的构建结果
    RUN java -Djarmode=layertools -jar application.jar extract 
    # 正式构建镜像
    FROM adoptopenjdk/openjdk11
    WORKDIR application # 前一阶段从jar中提取除了多个文件,这里分别执行COPY命令复制到镜像空间中,每次COPY都是一个layer
    COPY --from=builder application/dependencies/ ./ COPY --from=builder application/spring-boot-loader/ ./ COPY --from=builder application/snapshot-dependencies/ ./ COPY --from=builder application/application/ ./ ENTRYPOINT ["java", "org.springframework.boot.loader.JarLauncher"]

    我们在项目根目录执行打包命令

    mvn clean package -U -DskipTests

    如果我们解压我们的jar就会发现多了 layers.idx 文件,打开文件我们会发现有如下内容

    dependencies
    spring-boot-loader
    snapshot-dependencies
    application

    构建docker 镜像

我们在 Dockerfile 根目录执行如下命令

docker build -t dockerlayerdemo:0.0.5 .

第一次构建可能会有点慢,如果我们后续改了文件重新打包成镜像会快很多,因为有缓存,我们打包又是分了层,这种分层方式比打整个jar包的方式大概能快1倍的速度左右,具体性能差异还是要自己多测试

运行docker镜像

执行如下命令

<pre class="prettyprint hljs dockerfile">docker run -d -p 8080:8080 dockerlayerdemo:0.0.5</pre>

启动完成后我们访问测试接口

localhost:8080/test

可以看到可以正常访问

自定义分层

如果我们仔细看上面的会发现依赖不会在构建的时候共享,所以我们需要自定义配置调整下

在Spring Boot中我们可以通过配置文件来调优自定义分层

我们建立一个 layers.xml

<layers xmlns="http://www.springframework.org/schema/boot/layers"
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
    xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/boot/layers
                     https://www.springframework.org/schema/boot/layers/layers-2.3.xsd">
    <application>
        <into layer="spring-boot-loader">
            <include>org/springframework/boot/loader/**</include>
        </into>
        <into layer="application" />
    </application>
    <dependencies>
        <into layer="snapshot-dependencies">
            <include>*:*:*SNAPSHOT</include>
        </into>
        <into layer="dependencies" />
    </dependencies>
    <layerOrder>
        <layer>dependencies</layer>
        <layer>spring-boot-loader</layer>
        <layer>snapshot-dependencies</layer>
        <layer>application</layer>
    </layerOrder>
</layers>

然后再maven中指定配置文件

<plugin>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
    <configuration>
        <layers>
            <enabled>true</enabled>
            <configuration>${project.basedir}/src/layers.xml</configuration>
        </layers>
    </configuration>
</plugin>

这样我们可以自定义分层了

总的来说要构建高效的Docker镜像并不是那么简单,也是有很多学问要研究的,后续有机会继续深入研究下

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