使用Spring Boot创建docker image

 简介
在很久很久以前，我们是怎么创建Spring Boot的docker image呢？最最通用的办法就是将Spring boot的应用程序打包成一个fat jar，然后写一个docker file，将这个fat jar制作成为一个docker image然后运行。

今天我们来体验一下Spring Boot 2.3.3 带来的快速创建docker image的功能。

传统做法和它的缺点
现在我们创建一个非常简单的Spring Boot程序：

@SpringBootApplication 
@RestController 
public class Application { 
 
    public static void main(String[] args) { 
        SpringApplication.run(Application.class, args); 
    } 
 
    @GetMapping("/getInfo") 
    public String getInfo() { 
        return "www.flydean.com"; 
    } 
} 
复制代码 

默认情况下，我们build出来的是一个fat jar：springboot-with-docker-0.0.1-SNAPSHOT.jar

我们解压看一下它的内容：

Spring boot的fat jar分为三个部分，第一部分就是BOOT-INF, 里面的class目录放的是我们自己编写的class文件。而lib目录存放的是项目依赖的其他jar包。

第二部分是META-INF，里面定义了jar包的属性信息。

第三部分是Spring Boot的类加载器，fat jar包的启动是通过Spring Boot的jarLauncher来创建LaunchedURLClassLoader，通过它来加载lib下面的jar包，最后以一个新线程启动应用的Main函数。

这里不多讲Spring Boot的启动。

我们看一下，如果想要用这个fat jar来创建docker image应该怎么写：

FROM openjdk:8-jdk-alpine 
EXPOSE 8080 
ARG JAR_FILE=target/springboot-with-docker-0.0.1-SNAPSHOT.jar 
ADD ${JAR_FILE} app.jar 
ENTRYPOINT ["java","-jar","/app.jar"] 
复制代码 

这样写有两个问题。

第一个问题：我们是用的far jar，在使用far jar的过程中会有一定的性能问题，肯定要比解压过后的性能要低，尤其是在容器环境中运行的情况下，可能会更加突出。

第二个问题：我们知道docker的image是按layer来构建的，按layer构建的好处就是可以减少image构建的时间和重用之前的layer。

但是如果使用的是fat jar包，即使我们只修改了我们自己的代码，也会导致整个fat jar重新更新，从而影响docker image的构建速度。

使用Buildpacks
传统的办法除了有上面的两个问题，还有一个就是需要自己构建docker file，有没有一键构建docker image的方法呢？

答案是肯定的。

Spring Boot在2.3.0之后，引入了Cloud Native 的buildpacks，通过这个工具，我们可以非常非常方便的创建docker image。

在Maven和Gradle中，Spring Boot引入了新的phase： spring-boot:build-image

我们可以直接运行：

mvn  spring-boot:build-image 
制代码 

运行之，很不幸的是，你可能会遇到下面的错误：

[ERROR] Failed to execute goal org.springframework.boot:spring-boot-maven-plugin:2.3.3.RELEASE:build-image (default-cli) on project springboot-with-docker: Execution default-cli of goal org.springframework.boot:spring-boot-maven-plugin:2.3.3.RELEASE:build-image failed: Docker API call to 'localhost/v1.24/images/create?fromImage=gcr.io%2Fpaketo-buildpacks%2Fbuilder%3Abase-platform-api-0.3' failed with status code 500 "Internal Server Error" and message "Get https://gcr.io/v2/: net/http: request canceled while waiting for connection (Client.Timeout exceeded while awaiting headers)" -> [Help 1] 
复制代码 

这是因为我们无法从gcr.io中拉取镜像！

没关系，如果你会正确的上网方式的话，那么我估计你已经找到了一个代理。

将你的代理配置到Docker的代理项里面，我使用的是Docker desktop,下面是我的配置：

重新运行 mvn spring-boot:build-image

等待执行结果：

[INFO] --- spring-boot-maven-plugin:2.3.3.RELEASE:build-image (default-cli) @ springboot-with-docker --- 
[INFO] Building image 'docker.io/library/springboot-with-docker:0.0.1-SNAPSHOT' 
[INFO]  
[INFO]  > Pulling builder image 'gcr.io/paketo-buildpacks/builder:base-platform-api-0.3' 0% 
[INFO]  > Pulling builder image 'gcr.io/paketo-buildpacks/builder:base-platform-api-0.3' 0% 
[INFO]  > Pulling builder image 'gcr.io/paketo-buildpacks/builder:base-platform-api-0.3' 0% 
[INFO]  > Pulling builder image 'gcr.io/paketo-buildpacks/builder:base-platform-api-0.3' 0% 
[INFO]  > Pulling builder image 'gcr.io/paketo-buildpacks/builder:base-platform-api-0.3' 0% 
[INFO]  > Pulling builder image 'gcr.io/paketo-buildpacks/builder:base-platform-api-0.3' 0% 
复制代码 

你可以看到，我们的确是需要从gcr.io拉取image。

Layered Jars
如果你不想使用Cloud Native Buildpacks，还是想使用传统的Dockerfile。 没关系，SpringBoot为我们提供了独特的分层jar包系统。

怎么开启呢？ 我们需要在POM文件中加上下面的配置：

<build> 
       <plugins> 
           <plugin> 
               <groupId>org.springframework.boot</groupId> 
               <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId> 
               <configuration> 
                   <layers> 
                       <enabled>true</enabled> 
                   </layers> 
               </configuration> 
           </plugin> 
       </plugins> 
   </build> 
制代码 

再次打包，看下jar包的内容：

看起来和之前的jar包没什么不同，只不过多了一个layers.idx 这个index文件：

- "dependencies": 
  - "BOOT-INF/lib/" 
- "spring-boot-loader": 
  - "org/" 
- "snapshot-dependencies": 
- "application": 
  - "BOOT-INF/classes/" 
  - "BOOT-INF/classpath.idx" 
  - "BOOT-INF/layers.idx" 
  - "META-INF/" 
复制代码 

index文件主要分为4个部分：

• dependencies - 非SNAPSHOT的依赖jar包
• snapshot-dependencies - SNAPSHOT的依赖jar包
• spring-boot-loader - Spring boot的class loader文件
• application - 应用程序的class和resources文件

注意，这里的index文件是有顺序的，它和我们将要添加到docker image中的layer顺序是一致的。

最少变化的将会最先添加到layer中，变动最大的放在最后面的layer。

我们可以使用layertools jarmode来对生成的fat jar进行校验或者解压缩：

java -Djarmode=layertools -jar springboot-with-docker-0.0.1-SNAPSHOT.jar  
Usage: 
  java -Djarmode=layertools -jar springboot-with-docker-0.0.1-SNAPSHOT.jar 
 
Available commands: 
  list     List layers from the jar that can be extracted 
  extract  Extracts layers from the jar for image creation 
  help     Help about any command 
复制代码 

使用list命令，我们可列出jar包中的layer信息。使用extract我们可以解压出不同的layer。

我们执行下extract命令，看下结果：

可以看到，我们根据layers.idx解压出了不同的文件夹。

我们看一下使用layer的dockerFile应该怎么写：

FROM adoptopenjdk:11-jre-hotspot as builder 
WORKDIR application 
ARG JAR_FILE=target/*.jar 
COPY ${JAR_FILE} application.jar 
RUN java -Djarmode=layertools -jar application.jar extract 
 
FROM adoptopenjdk:11-jre-hotspot 
WORKDIR application 
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"] 
复制代码 

这样我们的一个分层的DockerImage就创建完成了。

自定义Layer
如果我们需要自定义Layer该怎么做呢？

我们可以创建一个独立的layers.xml文件：

<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="company-dependencies"> 
            <include>com.flydean:*</include> 
        </into> 
        <into layer="dependencies"/> 
    </dependencies> 
    <layerOrder> 
        <layer>dependencies</layer> 
        <layer>spring-boot-loader</layer> 
        <layer>snapshot-dependencies</layer> 
        <layer>company-dependencies</layer> 
        <layer>application</layer> 
    </layerOrder> 
</layers> 
复制代码 

怎么使用这个layer.xml呢？

添加到build plugin中就可以了：

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