原創 Spring Boot 2.3 新特性分層JAR

背景

在我們實際生產容器化部署過程中，往往會遇到 Docker 鏡像很大，部署發布很慢的情況

影響 docker 鏡像大小的因素，主要有以下三個方面：

• 1. 基礎鏡像的大小 。盡量選擇 aphine 作為基礎鏡像 減少操作系統內置軟件
• 2. Dockerfile 指令層數。 這就要求我們優化 Dockerfile 能合並在一行的盡量合並等
• 3. 應用 jar 的大小。這是今天要分享的重點內容

helloworld 鏡像

我們先來基於 spring boot 2.3.0 構建一個最簡單的 web helloworld，然后構建鏡像。

FROM adoptopenjdk:11-jre-hotspot as builder
WORKDIR application
ARG JAR_FILE=target/*.jar
COPY ${JAR_FILE} application.jar
ENTRYPOINT ["java", "-jar application.jar"]

docker build --build-arg JAR_FILE=./demo-layer-0.0.1-SNAPSHOT.jar  . -t demo:v1.0

查看鏡像分層信息

我們通過 docker inspect demo:v1.0 來看下此鏡像的每層的散列值

// demo:v1.0 版本鏡像分層信息摘要
"Layers": [
    "sha256:b7f7d2967507ba709dbd1dd0426a5b0cdbe1ff936c131f8958c8d0f910eea19e",
    "sha256:a6ebef4a95c345c844c2bf43ffda8e36dd6e053887dd6e283ad616dcc2376be6",
    "sha256:838a37a24627f72df512926fc846dd97c93781cf145690516e23335cc0c27794",
    "sha256:28ba7458d04b8551ff45d2e17dc2abb768bf6ed1a46bb262f26a24d21d8d7233",
    "sha256:55c91231ac46fdd63c3cf84b88b11f8a04c1870482dcff033029a601bc50e1ab",
    "sha256:9816c2d488754509f6024a267738b1e5fe33a7cd33bd25c5a9cdf6d4d7bfed1d",
    "sha256:f5fb3f91797d57a92f3f7e033398b8edd094df664db849a4950eabf2f5474535",
    "sha256:b87d2ff74819f83038ea2f89736a19cfcf99bfa080b8017d191c900a09a7524f"
]

helloworld 升級重新構建

我們對 helloworld 程序進行部分修改（模擬開發過程），然后重新構建鏡像

docker build --build-arg JAR_FILE=./demo-layer-0.0.1-SNAPSHOT.jar  . -t demo:v1.1

此時鏡像分層信息如下 docker inspect demo:v1.1

// demo:v1.1 版本鏡像分層信息摘要
"Layers": [
    "sha256:b7f7d2967507ba709dbd1dd0426a5b0cdbe1ff936c131f8958c8d0f910eea19e",
    "sha256:a6ebef4a95c345c844c2bf43ffda8e36dd6e053887dd6e283ad616dcc2376be6",
    "sha256:838a37a24627f72df512926fc846dd97c93781cf145690516e23335cc0c27794",
    "sha256:28ba7458d04b8551ff45d2e17dc2abb768bf6ed1a46bb262f26a24d21d8d7233",
    "sha256:55c91231ac46fdd63c3cf84b88b11f8a04c1870482dcff033029a601bc50e1ab",
    "sha256:9816c2d488754509f6024a267738b1e5fe33a7cd33bd25c5a9cdf6d4d7bfed1d",
    "sha256:f5fb3f91797d57a92f3f7e033398b8edd094df664db849a4950eabf2f5474535",
    "sha256:c1b6350d545fea605e0605c4bfd7f4529cfeee3f6759750d6a5ddeb9c882fc8f"
]

比較 v1.0、v1.1 鏡像

通過比較 v1.0 和 v1.1 版本的鏡像摘要信息，我們會發現只有最后的一層發生了變化，我們通過 Dive 是一個用 Go 語言編寫的 Docker 鏡像分析工具 來確定一下 最后一層是做了哪些事情

dive demo:v1.0,大家會看到是最后的 jar 不一樣 導致 16M 的內容需要重新構建，當你的業務 jar 很大時，這塊就是性能瓶頸

spring boot 默認打包解密

默認情況下，spring boot 構建出來的 jar ,解壓后可以看到如下目錄結構。默認會當做一個整體 ，在構建鏡像時作為一個單獨層，沒有區分業務 classes 和 引用的第三方 jar

META-INF/
  MANIFEST.MF
org/
  springframework/
    boot/
      loader/
BOOT-INF/
  classes/
  lib/

layer jar

通過上文大家就可以知道分層 jar 的思想就是把，jar 再根據規則細分，業務 class 和 三方 jar 分別對應鏡像的不同層，這樣改動業務代碼，只需變動很少的內容 提高構建速度。

開啟分層打包

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

編寫支持分層 Dockerfile

核心是通過 spring boot 提供的 layertools 工具，將 jar 進行拆分 然后通過 COPY 指令去分別加載

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"]

構建新鏡像並查看分層信息

docker build --build-arg JAR_FILE=./demo-layer-0.0.1-SNAPSHOT.jar  . -t demo:v2.0

"Layers": [
    "sha256:b7f7d2967507ba709dbd1dd0426a5b0cdbe1ff936c131f8958c8d0f910eea19e",
    "sha256:a6ebef4a95c345c844c2bf43ffda8e36dd6e053887dd6e283ad616dcc2376be6",
    "sha256:838a37a24627f72df512926fc846dd97c93781cf145690516e23335cc0c27794",
    "sha256:28ba7458d04b8551ff45d2e17dc2abb768bf6ed1a46bb262f26a24d21d8d7233",
    "sha256:55c91231ac46fdd63c3cf84b88b11f8a04c1870482dcff033029a601bc50e1ab",
    "sha256:9816c2d488754509f6024a267738b1e5fe33a7cd33bd25c5a9cdf6d4d7bfed1d",
    "sha256:f5fb3f91797d57a92f3f7e033398b8edd094df664db849a4950eabf2f5474535",
    "sha256:06fe18cf8ae7384f120f2c6a3a33b31999dd0460cf1edae45e8f13adeab35942",
    "sha256:16cf814564b8a667fcc9f07314b6084cbef8dc8c0a6565c7a2d91d74faf7e7de",
    "sha256:94be40f716016b68cdd6b99d2cb8154acf8475c3a170a898a22f95a8ef40ffd3",
    "sha256:427d87d6a5fe6da13cb4233939c3a1ff920bc6b4d2f14b5d78af7aef98fda7de"
]

修改代碼部分業務代碼，重新構建

docker build --build-arg JAR_FILE=./demo-layer-0.0.1-SNAPSHOT.jar  . -t demo:v2.1

"Layers": [
    "sha256:b7f7d2967507ba709dbd1dd0426a5b0cdbe1ff936c131f8958c8d0f910eea19e",
    "sha256:a6ebef4a95c345c844c2bf43ffda8e36dd6e053887dd6e283ad616dcc2376be6",
    "sha256:838a37a24627f72df512926fc846dd97c93781cf145690516e23335cc0c27794",
    "sha256:28ba7458d04b8551ff45d2e17dc2abb768bf6ed1a46bb262f26a24d21d8d7233",
    "sha256:55c91231ac46fdd63c3cf84b88b11f8a04c1870482dcff033029a601bc50e1ab",
    "sha256:9816c2d488754509f6024a267738b1e5fe33a7cd33bd25c5a9cdf6d4d7bfed1d",
    "sha256:f5fb3f91797d57a92f3f7e033398b8edd094df664db849a4950eabf2f5474535",
    "sha256:06fe18cf8ae7384f120f2c6a3a33b31999dd0460cf1edae45e8f13adeab35942",
    "sha256:16cf814564b8a667fcc9f07314b6084cbef8dc8c0a6565c7a2d91d74faf7e7de",
    "sha256:94be40f716016b68cdd6b99d2cb8154acf8475c3a170a898a22f95a8ef40ffd3",
    "sha256:8a20c60d361696a4e480fb6fbe1daf8b88bc54c579a98e209da1fb76e25de5aa"
]

查看區別層鏡像

最后一層變動大小為 5KB

總結

• 16MB -> 5KB 變動，在實際開發過程中 效果會更加明顯
• 可以通過 spring boot maven plugin 指定分層邏輯，具體可以參考官方文檔
• 官方文檔： https://docs.spring.io/spring-boot/docs/2.3.0.RELEASE/maven-plugin/reference/html

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