BuildKit

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概述

BuildKit 是一个改进的后端，用于替换旧版构建器。从 Docker Desktop 上的用户和 Docker Engine 23.0 版本开始，BuildKit 是默认的构建器。

BuildKit 提供新功能并提高构建性能。它还引入了对处理更复杂场景的支持。

  • 检测并跳过执行未使用的构建阶段
  • 并行构建独立的构建阶段
  • 在构建之间仅增量传输构建上下文中更改的文件
  • 检测并跳过传输构建上下文中未使用的文件
  • 使用具有许多新功能的Dockerfile 前端实现
  • 避免与 API 的其余部分（中间镜像和容器）产生副作用
  • 优先处理构建缓存以进行自动清理

除了许多新功能之外，BuildKit 在当前体验中改进的主要领域是性能、存储管理和可扩展性。在性能方面，一个重要的更新是一个全新的完全并发构建图求解器。它可以在可能的情况下并行运行构建步骤，并优化对最终结果没有影响的命令。对本地源文件的访问也得到了优化。通过仅跟踪在重复构建调用之间对这些文件进行的更新，无需等待读取或上传本地文件即可开始工作。

LLB

BuildKit 的核心是低级构建 (LLB) 定义格式。LLB 是一种中间二进制格式，允许开发人员扩展 BuildKit。LLB 定义了一个内容可寻址的依赖图，可用于组合复杂的构建定义。它还支持 Dockerfile 中未公开的功能，例如直接数据挂载和嵌套调用。

关于构建的执行和缓存的一切都在 LLB 中定义。与旧版构建器相比，缓存模型完全重写。LLB 不再使用启发式方法比较镜像，而是直接跟踪构建图和挂载到特定操作的内容的校验和。这使其速度更快、更精确且可移植。构建缓存甚至可以导出到注册表，然后可以在任何主机上通过后续调用按需拉取。

LLB 可以直接使用golang 客户端包生成，该包允许使用 Go 语言原语定义构建操作之间的关系。这使您能够完全自由地运行任何您可以想象的东西，但可能不是大多数人定义构建的方式。相反，大多数用户会使用前端组件或 LLB 嵌套调用来运行一组预备的构建步骤。

前端

前端是一个组件，它接收人类可读的构建格式并将其转换为 LLB，以便 BuildKit 可以执行它。前端可以作为镜像分发，用户可以针对特定版本的前端，该版本保证适用于其定义使用的功能。

例如，要使用 BuildKit 构建Dockerfile，您将使用外部 Dockerfile 前端。

入门

BuildKit 是 Docker Desktop 用户和 Docker Engine v23.0 及更高版本的默认构建器。

如果您安装了 Docker Desktop，则无需启用 BuildKit。如果您运行的是早于 23.0 版本的 Docker Engine，则可以通过设置环境变量或将 BuildKit 设置为守护程序配置中的默认设置来启用 BuildKit。

要在运行 `docker build` 命令时设置 BuildKit 环境变量，请运行

$ DOCKER_BUILDKIT=1 docker build .
注意

Buildx 总是使用 BuildKit。

要默认使用 Docker BuildKit，请按如下方式编辑 `/etc/docker/daemon.json` 中的 Docker 守护程序配置，然后重新启动守护程序。

{
  "features": {
    "buildkit": true
  }
}

如果 `/etc/docker/daemon.json` 文件不存在，请创建一个名为 `daemon.json` 的新文件，然后将以下内容添加到该文件中。然后重新启动 Docker 守护程序。

Windows 上的 BuildKit

警告

BuildKit 仅完全支持构建 Linux 容器。Windows 容器支持尚处于实验阶段。

BuildKit 从 0.13 版开始对 Windows 容器 (WCOW) 提供实验性支持。本节将引导您完成试用步骤。要提供反馈，请在仓库中提交问题，特别是 `buildkitd.exe`。

已知限制

有关 BuildKit 在 Windows 上开放错误和限制的信息，请参阅GitHub 问题。

先决条件

  • 架构：`amd64`、`arm64`（二进制文件可用但尚未正式测试）。
  • 支持的操作系统：Windows Server 2019、Windows Server 2022、Windows 11。
  • 基础镜像：`ServerCore:ltsc2019`、`ServerCore:ltsc2022`、`NanoServer:ltsc2022`。请参阅此处兼容性图。
  • Docker Desktop 4.29 或更高版本

步骤

注意

以下命令需要在 PowerShell 终端中具有管理员（提升）权限。

  1. 启用 **Hyper-V** 和 **Containers** Windows 功能。

    > Enable-WindowsOptionalFeature -Online -FeatureName Microsoft-Hyper-V, Containers -All

    如果看到 `RestartNeeded` 为 `True`，请重新启动机器并以管理员身份重新打开 PowerShell 终端。否则，继续执行下一步。

  2. 在 Docker Desktop 中切换到 Windows 容器。

    选择任务栏中的 Docker 图标，然后选择 **Switch to Windows containers...**。

  3. 按照此处的设置说明安装 containerd 1.7.7 或更高版本。

  4. 下载并解压最新的 BuildKit 版本。

    $version = "v0.22.0" # specify the release version, v0.13+
$arch = "amd64" # arm64 binary available too
curl.exe -LO https://github.com/moby/buildkit/releases/download/$version/buildkit-$version.windows-$arch.tar.gz
# there could be another `.\bin` directory from containerd instructions
# you can move those
mv bin bin2
tar.exe xvf .\buildkit-$version.windows-$arch.tar.gz
## x bin/
## x bin/buildctl.exe
## x bin/buildkitd.exe

  5. 在 `PATH` 上安装 BuildKit 二进制文件。

    # after the binaries are extracted in the bin directory
# move them to an appropriate path in your $Env:PATH directories or:
Copy-Item -Path ".\bin" -Destination "$Env:ProgramFiles\buildkit" -Recurse -Force
# add `buildkitd.exe` and `buildctl.exe` binaries in the $Env:PATH
$Path = [Environment]::GetEnvironmentVariable("PATH", "Machine") + `
    [IO.Path]::PathSeparator + "$Env:ProgramFiles\buildkit"
[Environment]::SetEnvironmentVariable( "Path", $Path, "Machine")
$Env:Path = [System.Environment]::GetEnvironmentVariable("Path","Machine") + ";" + `
    [System.Environment]::GetEnvironmentVariable("Path","User")

  6. 启动 BuildKit 守护程序。

    > buildkitd.exe
    注意

    如果您正在运行 *dockerd-managed* `containerd` 进程，请通过提供地址来使用它：`buildkitd.exe --containerd-worker-addr "npipe:////./pipe/docker-containerd"`

  7. 在另一个具有管理员权限的终端中，创建一个使用本地 BuildKit 守护程序的远程构建器。

    注意

    这需要 Docker Desktop 4.29 或更高版本。

    > docker buildx create --name buildkit-exp --use --driver=remote npipe:////./pipe/buildkitd
buildkit-exp

  8. 通过运行 `docker buildx inspect` 验证构建器连接。

    > docker buildx inspect

    输出应表明构建器平台为 Windows，并且构建器端点为命名管道。

    Name:          buildkit-exp
 Driver:        remote
 Last Activity: 2024-04-15 17:51:58 +0000 UTC
 Nodes:
 Name:             buildkit-exp0
 Endpoint:         npipe:////./pipe/buildkitd
 Status:           running
 BuildKit version: v0.13.1
 Platforms:        windows/amd64
...

  9. 创建一个 Dockerfile 并构建 `hello-buildkit` 镜像。

    > mkdir sample_dockerfile
> cd sample_dockerfile
> Set-Content Dockerfile @"
FROM mcr.microsoft.com/windows/nanoserver:ltsc2022
USER ContainerAdministrator
COPY hello.txt C:/
RUN echo "Goodbye!" >> hello.txt
CMD ["cmd", "/C", "type C:\\hello.txt"]
"@
Set-Content hello.txt @"
Hello from BuildKit!
This message shows that your installation appears to be working correctly.
"@

  10. 构建并将镜像推送到注册表。

    > docker buildx build --push -t <username>/hello-buildkit .

  11. 推送到注册表后，使用 `docker run` 运行镜像。

    > docker run <username>/hello-buildkit
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