在現今快速變遷的軟體開發領域，容器化技術已成為不可或缺的一環。而 Docker 作為領先的容器化平台，被廣泛應用於應用程式的封裝、佈署和管理。然而，隨著應用程式規模的增長，Docker 映像檔的大小也可能變得過於龐大，進而影響佈署速度、儲存成本以及整體開發效率。為瞭解決這個問題，Docker 映像檔最佳化成為一個重要的課題。
為什麼需要最佳化 Docker 映像檔？
最佳化 Docker 映像檔不僅是為了節省空間，更關乎整體開發流程的效率和應用程式的效能。以下是幾個最佳化 Docker 映像檔的重要原因：
- 更快的建置速度（Faster Builds）： 較小的映像檔可以顯著縮短建置時間，加快開發週期，讓開發者能夠更專注於程式碼的編寫和功能的實作。
- 高效的儲存空間（Efficient Storage）： 較小的映像檔可以減少儲存空間的需求，降低 Docker 映像檔倉函式庫地機器上的儲存成本。
- 更快的佈署速度（Faster Deployments）： 透過網路傳輸較小的映像檔速度更快，可以顯著縮短佈署時間，提升應用程式的可用性和回應速度。
- 增強的安全性（Enhanced Security）： 映像檔中包含的元件越少，潛在的安全漏洞也就越少，有助於提升應用程式的整體安全性。
七個最佳化 Docker 映像檔的實用技巧
以下是筆者多年來在 Docker 映像檔最佳化方面所累積的經驗，希望能幫助讀者開發更精簡、更高效的 Docker 映像檔：
1. 選擇最小的基礎映像檔（Choose a Minimal Base Image）
基礎映像檔是 Docker 映像檔的根本，選擇一個體積最小、功能最精簡的基礎映像檔，可以從源頭上減少映像檔的大小。相較於 Ubuntu 等較大的映像檔，Alpine Linux 是一個非常輕量級的選擇。
範例：
FROM alpine:latest
2. 善用多階段建構（Use Multi-Stage Builds）
多階段建構是 Docker 提供的一項強大功能，允許在同一個 Dockerfile 中定義多個建構階段。每個階段可以使用不同的基礎映像檔和建構指令，最終只將必要的元件複製到最終的映像檔中。
範例：
以下是一個使用多階段建構來建立 React 應用程式的範例：
# 建構階段
FROM node:16 AS builder
WORKDIR /app
COPY package.json package-lock.json ./
RUN npm install
COPY . .
RUN npm run build
# 執行階段
FROM nginx:alpine
COPY --from=builder /app/build /usr/share/nginx/html
CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]
在這個範例中，第一階段使用 node:16 映像檔來安裝依賴、建構 React 應用程式並產生靜態檔案。第二階段使用較小的 nginx:alpine 映像檔來提供建構完成的 React 應用程式。這種多階段的方法確保只有必要的建構工件（build 目錄）被包含在最終映像檔中，從而保持映像檔體積最小。
3. 移除不必要的檔案（Remove Unnecessary Files）
在建構映像檔的過程中，可能會產生一些臨時檔案或快取檔案，這些檔案在最終的映像檔中是不需要的。為了避免將這些檔案包含在映像檔中，可以使用 .dockerignore 檔案來指定要排除的檔案或目錄。
範例：
node_modules
*.log
.git
4. 合併並最小化圖層（Combine and Minimize Layers）
Dockerfile 中的每一條指令（例如 RUN、COPY、ADD）都會在 Docker 映像檔中建立一個新的圖層（Layer）。過多的圖層會導致映像檔體積膨脹。因此，應該盡可能將多個指令合併成一個 RUN 指令，以減少圖層的數量。
範例：
以下是一個合併指令的範例：
RUN apt-get update && apt-get install -y curl vim \
&& apt-get clean && rm -rf /var/lib/apt/lists/*
這個方法可以最小化圖層的數量，並確保臨時檔案（例如快取）在同一圖層內被移除，從而保持映像檔更小更乾淨。
5. 避免安裝不必要的依賴（Avoid Installing Unnecessary Dependencies）
在建構映像檔時，應避免安裝不必要的依賴函式庫安裝應用程式真正需要的依賴函式庫以有效減少映像檔的大小。
6. 使用特定的標籤（Use Specific Tags）
在指定基礎映像檔時，應盡可能使用特定的標籤（Tag），而不是使用 latest 標籤。latest 標籤可能會指向不穩定的版本，並且在每次建構映像檔時都可能發生變化，導致建構結果不一致。
範例：
FROM ubuntu:20.04
7. 定期清理 Docker 環境（Regularly Clean Up Docker Environment）
定期清理 Docker 環境可以移除不必要的映像檔、容器和卷（Volume），釋放磁碟空間。可以使用以下指令來清理 Docker 環境：
docker system prune
本文回顧
Docker 映像檔最佳化是一個持續的過程，需要不斷地嘗試和調整。透過本文介紹的七個技巧，相信讀者可以有效地縮小 Docker 映像檔的體積，加速佈署流程，提升 CI/CD 效率。在實際應用中，可以根據專案的具體情況，靈活運用這些技巧，找到最適合自己的最佳化方案。
在容器化（Containerization）的世界裡，Docker 已經成為事實上的標準。然而，隨著專案規模的擴大，Docker 映像檔（Image）也可能變得越來越臃腫，進而影響佈署速度和資源利用率。身為開發者，我們都希望能夠開發精簡、高效的 Docker 映像檔，以提升整體開發流程的效率。玄貓（BlackCat）將分享七個實用的 Docker 映像檔最佳化秘訣，幫助你開發更輕量、更安全的容器環境。
1. 選擇正確的基礎映像檔（Base Image）
選擇一個合適的基礎映像檔是最佳化 Docker 映像檔的第一步。不同的基礎映像檔大小差異很大，例如，Alpine Linux 是一個非常輕量的 Linux 發行版，相較於 Ubuntu 或 Debian 等較大的發行版，可以顯著減少映像檔的大小。
在選擇基礎映像檔時，應考慮以下因素：
- 映像檔大小： 選擇最小與滿足需求的映像檔。
- 安全性： 選擇有良好安全維護的映像檔，並定期更新。
- 相容性： 確保映像檔與你的應用程式相容。
玄貓（BlackCat）建議，如果你的應用程式不需要完整的作業系統環境，可以考慮使用 scratch 基礎映像檔，從頭開始構建映像檔，進一步縮小映像檔的大小。
2. 採用多階段構建（Multi-Stage Builds）
多階段構建是 Docker 17.05 版本引入的一項強大功能，它允許你在一個 Dockerfile 中使用多個 FROM 指令，每個 FROM 指令代表一個構建階段。
多階段構建的核心思想是將構建環境與執行環境分離。在第一個階段，你可以使用一個包含所有編譯工具和依賴項的映像檔來構建你的應用程式。然後，在第二個階段，你可以使用一個更小的映像檔，僅包含執行應用程式所需的檔案和依賴項。
這樣做的好處是可以避免將不必要的工具和依賴項包含在最終的映像檔中，從而顯著減小映像檔的大小。
3. 最小化層數（Minimize Layers）
Docker 映像檔由多個層（Layer）組成，每一層代表 Dockerfile 中的一個指令。每增加一個指令，就會增加一個新的層。
過多的層數會增加映像檔的大小，並降低構建速度。因此，我們應該盡可能地最小化層數。
以下是一些減少層數的技巧：
- 合併指令： 將多個
RUN指令合併成一個，使用&&連線。 - 使用
.dockerignore檔案： 排除不必要的檔案和目錄，避免將它們新增到映像檔中。 - 清理快取： 在構建映像檔後，清理不必要的快取檔案。
4. 善用快取（Leverage Caching）
Docker 的快取機制可以顯著加速映像檔的構建過程。當 Docker 發現 Dockerfile 中的指令沒有變更時，它會直接使用快取中的層，而不會重新執行該指令。
為了充分利用快取，我們應該將不常變更的指令放在 Dockerfile 的前面，將經常變更的指令放在後面。這樣，當我們修改程式碼時，只有後面的指令需要重新執行，前面的指令可以直接使用快取。
5. 只複製必要的依賴項（Copy Only Necessary Dependencies）
在將依賴項複製到映像檔中時，我們應該只複製執行應用程式所需的依賴項，避免複製不必要的檔案。
例如，如果你的應用程式使用 Python，你可以使用 pip freeze > requirements.txt 命令生成一個包含所有依賴項的 requirements.txt 檔案，然後只複製這個檔案到映像檔中，並使用 pip install -r requirements.txt --no-cache-dir 命令安裝依賴項。
透過指定執行時實際需要的依賴項，我們可以保持映像檔更小、更安全。舉例來說，我們專注於最小化的依賴，並避免不必要的套件，而不是為每個專案安裝大量的函式庫
6. 使用 docker-slim
docker-slim 是一個可以自動分析你的映像檔，並移除不必要部分（例如未使用的檔案、二進位檔案和函式庫工具，同時不影響功能。
玄貓（BlackCat）發現，使用 docker-slim 後，映像檔大小最多可減少 80%，這使其成為最佳化策略中非常寶貴的工具。
精簡映像檔的指令：
docker-slim build <image-name>
7. 定期審核和修剪映像檔（Regularly Audit and Prune Images）
隨著時間的推移，Docker 映像檔會不斷累積，未使用的映像檔或層會佔用寶貴的空間。定期審核和修剪未使用的映像檔有助於保持環境的乾淨。
你可以執行以下指令來移除未使用的映像檔和層：
修剪未使用映像檔的指令：
docker system prune -f
移除所有未使用映像檔的指令：
docker image prune -a -f
透過將定期修剪納入工作流程，你可以確保 Docker 環境保持精簡和高效。
實施這些最佳化後，玄貓（BlackCat）使用 docker images 指令來比較大小。結果令人驚艷：
- 最佳化前： 1.2GB
- 最佳化後： 250MB
我們的佈署不僅變得更快，而與雲端儲存成本也顯著下降。
總而言之，最佳化 Docker 映像檔看似一項小任務，但它為你的工作流程帶來的益處卻是巨大的。無論你是單獨開發者還是大型團隊的一員，這些策略都能帶來真正的改變。所以，還在等什麼？現在就開始最佳化你的 Dockerfile，享受更精簡、更快速佈署帶來的好處吧！
