Spring Boot2.3 新特性分层JAR的使用

背景

在我们实际生产容器化部署过程中，往往会遇到 Docker 镜像很大，部署发布很慢的情况

影响 docker 镜像大小的因素，主要有以下三个方面：

1. 基础镜像的大小 。尽量选择 alpine 作为基础镜像 减少操作系统内置软件
2. Dockerfile 指令层数。 这就要求我们优化 Dockerfile 能合并在一行的尽量合并等
3. 应用 jar 的大小。这是今天要分享的重点内容

helloworld 镜像

我们先来基于 spring boot 2.3.0 构建一个最简单的 web helloworld，然后构建镜像。

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

查看镜像分层信息

我们通过 docker inspect demo:v1.0 来看下此镜像的每层的散列值

// demo:v1.0 版本镜像分层信息摘要
"Layers": [
  "sha256:b7f7d2967507ba709dbd1dd0426a5b0cdbe1ff936c131f8958c8d0f910eea19e",
  "sha256:a6ebef4a95c345c844c2bf43ffda8e36dd6e053887dd6e283ad616dcc2376be6",
  "sha256:838a37a24627f72df512926fc846dd97c93781cf145690516e23335cc0c27794",
  "sha256:28ba7458d04b8551ff45d2e17dc2abb768bf6ed1a46bb262f26a24d21d8d7233",
  "sha256:55c91231ac46fdd63c3cf84b88b11f8a04c1870482dcff033029a601bc50e1ab",
  "sha256:9816c2d488754509f6024a267738b1e5fe33a7cd33bd25c5a9cdf6d4d7bfed1d",
  "sha256:f5fb3f91797d57a92f3f7e033398b8edd094df664db849a4950eabf2f5474535",
  "sha256:b87d2ff74819f83038ea2f89736a19cfcf99bfa080b8017d191c900a09a7524f"
]

helloworld 升级重新构建

我们对 helloworld 程序进行部分修改（模拟开发过程），然后重新构建镜像

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

此时镜像分层信息如下 docker inspect demo:v1.1

// demo:v1.1 版本镜像分层信息摘要
"Layers": [
  "sha256:b7f7d2967507ba709dbd1dd0426a5b0cdbe1ff936c131f8958c8d0f910eea19e",
  "sha256:a6ebef4a95c345c844c2bf43ffda8e36dd6e053887dd6e283ad616dcc2376be6",
  "sha256:838a37a24627f72df512926fc846dd97c93781cf145690516e23335cc0c27794",
  "sha256:28ba7458d04b8551ff45d2e17dc2abb768bf6ed1a46bb262f26a24d21d8d7233",
  "sha256:55c91231ac46fdd63c3cf84b88b11f8a04c1870482dcff033029a601bc50e1ab",
  "sha256:9816c2d488754509f6024a267738b1e5fe33a7cd33bd25c5a9cdf6d4d7bfed1d",
  "sha256:f5fb3f91797d57a92f3f7e033398b8edd094df664db849a4950eabf2f5474535",
  "sha256:c1b6350d545fea605e0605c4bfd7f4529cfeee3f6759750d6a5ddeb9c882fc8f"
]

比较 v1.0、v1.1 镜像

通过比较 v1.0 和 v1.1 版本的镜像摘要信息，我们会发现只有最后的一层发生了变化，我们通过 Dive 是一个用 Go 语言编写的 Docker 镜像分析工具来确定一下 最后一层是做了哪些事情
dive demo:v1.0,「大家会看到是最后的 jar 不一样 导致 16M 的内容需要重新构建，当你的业务 jar 很大时，这块就是性能瓶颈」

spring boot 默认打包解密

默认情况下，spring boot 构建出来的 jar ,解压后可以看到如下目录结构。默认会当做一个整体 ，在构建镜像时作为一个单独层，「没有区分业务 classes 和 引用的第三方 jar」

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

layer jar

通过上文大家就可以知道分层 jar 的思想就是把，jar 再根据规则细分，业务 class 和 三方 jar 分别对应镜像的不同层，这样改动业务代码，只需变动很少的内容 提高构建速度。

开启分层打包

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

编写支持分层 Dockerfile

核心是通过 spring boot 提供的 layertools 工具，将 jar 进行拆分 然后通过 COPY 指令去分别加载

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"]

构建新镜像并查看分层信息

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"
]

修改代码部分业务代码，重新构建

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"
]

查看区别层镜像

最后一层变动大小为 5KB

总结

16MB -> 5KB 变动，在实际开发过程中 效果会更加明显可以通过 spring boot maven plugin 指定分层逻辑，具体可以参考官方文档官方文档： https://docs.spring.io/spring-boot/docs/2.3.0.RELEASE/maven-plugin/reference/html/

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作者：冷冷zz
链接：https://lltx.github.io