Spring Boot项目容器镜像优化实战

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• 一、优化思路及Dockerfile配置
• 1.1 构建分层提取
• 1.2 复制分层目录到镜像
• 二、提取目录及分层配置解析
• 2.1 提取目录结构
• 2.2 分层配置文件
• 三、实际操作步骤
• 3.1 拉取基础镜像（可选）
• 3.2 项目打包
• 3.3 构建镜像
• 3.4 运行镜像
• 3.5 查看及进入容器

在开发Spring Boot应用的时候，大家应该都知道，使用spring-boot-maven-plugin打包后得到的是uber jar，也就是我们常说的fat jar。在日常开发中，多数情况下只有应用程序对应的jar包会发生变化。但对于Docker来说，只要复制jar包的这一层有变动，就需要推送或拉取整个层，这无疑增加了很多不必要的操作。

那有没有办法优化呢？如果能把应用的jar包单独放在一层，是不是就能减少镜像变动的大小了？接下来，就给大家分享一个优化Spring Boot容器镜像的方法，还会详细讲解如何操作。

一、优化思路及Dockerfile配置

1.1 构建分层提取

下面是一个通用的Dockerfile示例，主要分为两部分。先看前半部分，它的作用是在一个单独的构建容器里，把构建好的uber jar按照分层分别提取到对应的目录。

# 基于bellsoft/liberica-openjre-debian:17-cds镜像创建一个名为builder的构建容器
FROM bellsoft/liberica-openjre-debian:17-cds AS builder
WORKDIR /builder
# 定义一个变量JAR_FILE，指向项目target文件夹下的jar包，如果使用Gradle构建，需调整为\'build/libs/*.jar\'
ARG JAR_FILE=target/*.jar
# 将指定的jar包复制到工作目录，并命名为application.jar
COPY ${JAR_FILE} application.jar
# 使用高效的布局提取jar文件，提取结果存放在extracted目录
RUN java -Djarmode=tools -jar application.jar extract --layers --destination extracted



1.2 复制分层目录到镜像

后半部分则是把提取出来的目录复制到镜像里。因为是分别复制各个目录，所以只要对应的层没有变化，Docker就不会重新拉取，这就大大提高了效率。而且，这部分还预生成了CDS缓存文件，能加快应用的启动速度。

# 基于bellsoft/liberica-openjre-debian:17-cds镜像创建运行时容器
FROM bellsoft/liberica-openjre-debian:17-cds
WORKDIR /application
# 从构建容器builder中复制extracted目录下的dependencies文件夹到运行时容器的当前工作目录
COPY --from=builder /builder/extracted/dependencies/ ./
# 复制spring-boot-loader相关文件夹
COPY --from=builder /builder/extracted/spring-boot-loader/ ./
# 复制snapshot-dependencies文件夹
COPY --from=builder /builder/extracted/snapshot-dependencies/ ./
# 复制application相关文件夹
COPY --from=builder /builder/extracted/application/ ./
# 执行CDS训练运行
RUN java -XX:ArchiveClassesAtExit=application.jsa -Dspring.context.exit=onRefresh -jar application.jar
# 启动应用，使用预生成的CDS缓存文件，提高启动速度
ENTRYPOINT [\"java\", \"-XX:SharedArchiveFile=application.jsa\", \"-jar\", \"application.jar\"]

二、提取目录及分层配置解析

2.1 提取目录结构

以之前的WebSocket示例项目为例，在本地执行提取命令java -Djarmode=tools -jar application.jar extract --layers --destination extracted后，可以看到提取出了几个目录：

• dependencies：存放常规发布的依赖。
• spring-boot-loader：包含org/springframework/boot/loader下的所有内容。
• snapshot-dependencies：用于存放快照依赖。
• application：存放应用程序的类和资源。

每个目录都对应一个Docker层，这种分层方式让镜像管理更加灵活。

2.2 分层配置文件

解压缩jar文件后，在BOOT-INF目录下会看到两个.idx后缀的文件，layers.idx和classpath.idx，它们是用来配置分层的。如果需要修改分层配置，可以参考官方文档“Custom Layers Configuration”。这里简单看一下layers.idx的配置内容：

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

从这里能清晰地看到各个分层对应的文件路径配置。

三、实际操作步骤

3.1 拉取基础镜像（可选）

如果拉取bellsoft/liberica-openjre-debian:17-cds基础镜像比较困难，可以使用阿里云的镜像地址，拉取后再修改镜像tag。

# 从阿里云镜像仓库拉取镜像
docker pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/pusher/liberica-openjre-debian:17-cds
# 修改镜像tag，使其符合项目使用要求
docker tag registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/pusher/liberica-openjre-debian:17-cds bellsoft/liberica-openjre-debian:17-cds

3.2 项目打包

使用Maven进行项目打包，跳过测试阶段。

# 执行Maven打包命令，清理之前的构建结果并打包项目，跳过测试
mvn clean package -DskipTests

3.3 构建镜像

根据Dockerfile构建镜像，并指定镜像名称和标签。

# 构建镜像，-t参数指定镜像名称为liujiajia/websocket，标签为1.0，最后的.表示Dockerfile所在目录
docker build -t liujiajia/websocket:1.0 .

3.4 运行镜像

将容器的8080端口映射到本地的8080端口，运行构建好的镜像。

# 运行镜像，-p参数进行端口映射，将容器的8080端口映射到本地8080端口
docker run -p 8080:8080 liujiajia/websocket:1.0

3.5 查看及进入容器

运行下面的命令可以查看正在运行的容器。

# 查看正在运行的容器列表
docker ps

如果需要进入容器进行查看或操作，可以使用以下命令，其中{container-id}需要替换为实际的容器ID。

# 进入指定容器，-it参数表示以交互模式进入，bash为进入容器后执行的命令
docker exec -it {container-id} bash

进入容器后，查看application目录下的文件，可以看到application.jsa文件，这就是预生成的CDS缓存文件。

root@c9d989a4a0e3:/application# ls -l
total 32304
-rw-r--r-- 1 root root     9552 Mar 25 05:46 application.jar
-r--r--r-- 1 root root 33062912 Mar 25 05:46 application.jsa
drwxr-xr-x 2 root root     4096 Mar 25 05:46 lib

这个文件虽然会使镜像总大小变大，但能显著提升应用的启动速度。以本地WebSocket示例项目为例，正常启动大约需要3.7秒，而使用CDS缓存文件启动只需约2.4秒。如果不需要这个加速功能，可以从Dockerfile中移除生成该文件的步骤以及最后的-XX:SharedArchiveFile=application.jsa参数。

通过以上这些方法，我们就能对Spring Boot应用的容器镜像进行优化，提高开发和部署的效率。大家在实际项目中可以根据自身需求灵活运用，希望这些内容对大家有所帮助！