Docker多阶段构建

多阶段构建基础

多阶段构建是Docker的一个强大功能，允许在单个Dockerfile中使用多个FROM指令。每个FROM指令可以使用不同的基础镜像，并且可以从前面的阶段复制文件到后面的阶段。

为什么需要多阶段构建？

传统构建的问题

镜像过大：包含构建工具和源代码
安全风险：构建工具可能包含漏洞
资源浪费：运行时不需要构建工具

多阶段构建的优势

减小镜像大小：只包含运行时需要的文件
提高安全性：移除构建工具和源代码
优化构建过程：并行构建多个阶段
简化部署：生产镜像更轻量

基本语法

简单多阶段构建

dockerfile

# 构建阶段
FROM node:16 AS builder
WORKDIR /app
COPY package*.json ./
RUN npm install
COPY . .
RUN npm run build

# 生产阶段
FROM nginx:alpine AS production
COPY --from=builder /app/dist /usr/share/nginx/html
EXPOSE 80
CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]

命名阶段

dockerfile

# 依赖安装阶段
FROM node:16 AS dependencies
WORKDIR /app
COPY package*.json ./
RUN npm ci --only=production

# 构建阶段
FROM node:16 AS builder
WORKDIR /app
COPY package*.json ./
RUN npm install
COPY . .
RUN npm run build

# 生产阶段
FROM node:16-alpine AS production
WORKDIR /app
COPY --from=dependencies /app/node_modules ./node_modules
COPY --from=builder /app/dist ./dist
COPY package*.json ./
EXPOSE 3000
CMD ["npm", "start"]

实践练习

练习1：Node.js应用多阶段构建

创建Dockerfile：

dockerfile

# 构建阶段
FROM node:16 AS builder
WORKDIR /app

# 复制package文件
COPY package*.json ./

# 安装依赖
RUN npm ci

# 复制源代码
COPY . .

# 构建应用
RUN npm run build

# 生产阶段
FROM node:16-alpine AS production

# 创建非root用户
RUN addgroup -g 1001 -S nodejs
RUN adduser -S nextjs -u 1001

WORKDIR /app

# 复制构建产物
COPY --from=builder /app/dist ./dist
COPY --from=builder /app/node_modules ./node_modules
COPY --from=builder /app/package*.json ./

# 设置权限
RUN chown -R nextjs:nodejs /app
USER nextjs

EXPOSE 3000

CMD ["npm", "start"]

创建package.json：

json

{
  "name": "multi-stage-app",
  "version": "1.0.0",
  "description": "多阶段构建示例",
  "main": "dist/app.js",
  "scripts": {
    "build": "tsc",
    "start": "node dist/app.js",
    "dev": "ts-node src/app.ts"
  },
  "dependencies": {
    "express": "^4.18.0"
  },
  "devDependencies": {
    "typescript": "^4.7.0",
    "ts-node": "^10.8.0",
    "@types/express": "^4.17.0"
  }
}

练习2：Go应用多阶段构建

创建Dockerfile：

dockerfile

# 构建阶段
FROM golang:1.19-alpine AS builder

# 安装必要的包
RUN apk add --no-cache git

WORKDIR /app

# 复制go mod文件
COPY go.mod go.sum ./

# 下载依赖
RUN go mod download

# 复制源代码
COPY . .

# 构建应用
RUN CGO_ENABLED=0 GOOS=linux go build -a -installsuffix cgo -o main .

# 生产阶段
FROM alpine:latest AS production

# 安装ca证书
RUN apk --no-cache add ca-certificates

WORKDIR /root/

# 复制二进制文件
COPY --from=builder /app/main .

# 暴露端口
EXPOSE 8080

# 运行应用
CMD ["./main"]

练习3：Java应用多阶段构建

创建Dockerfile：

dockerfile

# 构建阶段
FROM maven:3.8-openjdk-11 AS builder

WORKDIR /app

# 复制pom文件
COPY pom.xml .

# 下载依赖
RUN mvn dependency:go-offline -B

# 复制源代码
COPY src ./src

# 构建应用
RUN mvn clean package -DskipTests

# 生产阶段
FROM openjdk:11-jre-slim AS production

WORKDIR /app

# 创建非root用户
RUN groupadd -r appuser && useradd -r -g appuser appuser

# 复制jar文件
COPY --from=builder /app/target/*.jar app.jar

# 设置权限
RUN chown -R appuser:appuser /app
USER appuser

# 暴露端口
EXPOSE 8080

# 运行应用
CMD ["java", "-jar", "app.jar"]

高级技巧

1. 条件构建

dockerfile

# 构建阶段
FROM node:16 AS builder
WORKDIR /app
COPY package*.json ./
RUN npm install
COPY . .

# 根据构建参数决定构建方式
ARG BUILD_ENV=production
RUN if [ "$BUILD_ENV" = "development" ]; then \
        npm run build:dev; \
    else \
        npm run build:prod; \
    fi

# 生产阶段
FROM nginx:alpine AS production
COPY --from=builder /app/dist /usr/share/nginx/html
EXPOSE 80
CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]

2. 并行构建

dockerfile

# 前端构建
FROM node:16 AS frontend-builder
WORKDIR /app/frontend
COPY frontend/package*.json ./
RUN npm install
COPY frontend/ .
RUN npm run build

# 后端构建
FROM node:16 AS backend-builder
WORKDIR /app/backend
COPY backend/package*.json ./
RUN npm install
COPY backend/ .
RUN npm run build

# 生产阶段
FROM nginx:alpine AS production
COPY --from=frontend-builder /app/frontend/dist /usr/share/nginx/html
COPY --from=backend-builder /app/backend/dist /usr/share/nginx/api
EXPOSE 80
CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]

3. 缓存优化

dockerfile

# 依赖阶段
FROM node:16 AS dependencies
WORKDIR /app
COPY package*.json ./
RUN npm ci --only=production

# 构建阶段
FROM node:16 AS builder
WORKDIR /app
COPY package*.json ./
RUN npm ci
COPY . .
RUN npm run build

# 生产阶段
FROM node:16-alpine AS production
WORKDIR /app
COPY --from=dependencies /app/node_modules ./node_modules
COPY --from=builder /app/dist ./dist
COPY package*.json ./
EXPOSE 3000
CMD ["npm", "start"]

构建优化

1. 构建参数

dockerfile

# 构建阶段
FROM node:16 AS builder
WORKDIR /app

# 构建参数
ARG NODE_ENV=production
ARG VERSION=1.0.0

# 环境变量
ENV NODE_ENV=$NODE_ENV
ENV VERSION=$VERSION

COPY package*.json ./
RUN npm install
COPY . .
RUN npm run build

# 生产阶段
FROM nginx:alpine AS production
COPY --from=builder /app/dist /usr/share/nginx/html
EXPOSE 80
CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]

构建命令：

bash

# 传递构建参数
docker build --build-arg NODE_ENV=production --build-arg VERSION=1.0.0 -t myapp .

2. 目标构建

bash

# 只构建到特定阶段
docker build --target builder -t myapp:builder .

# 构建生产镜像
docker build --target production -t myapp:production .

3. 构建缓存

bash

# 使用构建缓存
docker build --cache-from myapp:latest -t myapp .

# 不使用缓存
docker build --no-cache -t myapp .

最佳实践

1. 阶段命名

dockerfile

# 使用有意义的阶段名称
FROM node:16 AS dependencies
FROM node:16 AS builder
FROM nginx:alpine AS production

2. 最小化生产镜像

dockerfile

# 使用Alpine基础镜像
FROM nginx:alpine AS production

# 只复制必要的文件
COPY --from=builder /app/dist /usr/share/nginx/html

# 使用非root用户
RUN adduser -D -s /bin/sh appuser
USER appuser

3. 安全考虑

dockerfile

# 生产阶段不包含构建工具
FROM nginx:alpine AS production

# 不复制源代码
COPY --from=builder /app/dist /usr/share/nginx/html

# 使用只读文件系统
RUN apk add --no-cache dumb-init
ENTRYPOINT ["dumb-init", "--"]

性能优化

1. 并行构建

dockerfile

# 使用并行构建
FROM node:16 AS builder
WORKDIR /app
COPY package*.json ./
RUN npm ci --parallel
COPY . .
RUN npm run build --parallel

2. 层缓存优化

dockerfile

# 先复制依赖文件
COPY package*.json ./
RUN npm install

# 再复制源代码
COPY . .
RUN npm run build

3. 构建上下文优化

创建.dockerignore：

node_modules
npm-debug.log
.git
.gitignore
README.md
.env
.nyc_output
coverage

常见问题

1. 构建失败

bash

# 查看构建日志
docker build --no-cache --progress=plain -t myapp .

# 构建到特定阶段
docker build --target builder -t myapp:builder .

2. 镜像过大

bash

# 分析镜像大小
docker images --format "table {{.Repository}}\t{{.Tag}}\t{{.Size}}"

# 查看镜像层
docker history myapp:latest

3. 构建缓慢

bash

# 使用构建缓存
docker build --cache-from myapp:latest -t myapp .

# 优化.dockerignore文件
# 使用并行构建

下一步

掌握多阶段构建后，您可以：

继续学习 Docker安全最佳实践
学习Docker镜像优化技巧
探索CI/CD中的多阶段构建

学习检查点

完成本章学习后，您应该能够：

[ ] 理解多阶段构建的概念和优势
[ ] 熟练编写多阶段Dockerfile
[ ] 掌握构建优化技巧
[ ] 了解多阶段构建的最佳实践
[ ] 解决多阶段构建相关问题

基础篇（1-4章）

中级篇（5-8章）

高级篇（9-12章）

基础篇（1-4章）

中级篇（5-8章）

高级篇（9-12章）

Docker多阶段构建

多阶段构建基础

为什么需要多阶段构建？

传统构建的问题

多阶段构建的优势

基本语法

简单多阶段构建

命名阶段

实践练习

练习1：Node.js应用多阶段构建

练习2：Go应用多阶段构建

练习3：Java应用多阶段构建

高级技巧

1. 条件构建

2. 并行构建

3. 缓存优化

构建优化

1. 构建参数

2. 目标构建

3. 构建缓存

最佳实践

1. 阶段命名

2. 最小化生产镜像

3. 安全考虑

性能优化

1. 并行构建

2. 层缓存优化

3. 构建上下文优化

常见问题

1. 构建失败

2. 镜像过大

3. 构建缓慢

下一步

学习检查点

基础篇（1-4章）

中级篇（5-8章）

高级篇（9-12章）

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多阶段构建基础 ​

为什么需要多阶段构建？ ​

传统构建的问题 ​

多阶段构建的优势 ​

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命名阶段 ​

实践练习 ​

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1. 条件构建 ​

2. 并行构建 ​

3. 缓存优化 ​

构建优化 ​

1. 构建参数 ​

2. 目标构建 ​

3. 构建缓存 ​

最佳实践 ​

1. 阶段命名 ​

2. 最小化生产镜像 ​

3. 安全考虑 ​

性能优化 ​

1. 并行构建 ​

2. 层缓存优化 ​

3. 构建上下文优化 ​

常见问题 ​

1. 构建失败 ​

2. 镜像过大 ​

3. 构建缓慢 ​

下一步 ​

学习检查点 ​

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多阶段构建基础

为什么需要多阶段构建？

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构建优化

1. 构建参数

2. 目标构建

3. 构建缓存

最佳实践

1. 阶段命名

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3. 安全考虑

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2. 层缓存优化

3. 构建上下文优化

常见问题

1. 构建失败

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3. 构建缓慢

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