【Rust日报】 2019-11-10 - 为Rust应用构建小而快速的镜像

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【Rust日报】 2019-11-10 - 为Rust应用构建小而快速的镜像

makeco 发表于 2019-11-10 23:19

Tags：rust

为Rust应用构建小而快速的镜像

原文地址

这篇文章我会介绍如何为Rust应用创建小且快速的Docker镜像。我将会从创建一个小的测试应用开始，然后不断构建迭代Dockerfile。

环境要求

确保你已经安装了下面的应用：

rustup v1.14.0+
docker v17.06.2+

起步: 创建demo应用

使用rustup进行设置，确保你使用了最新的稳定版Rust。

rustup default stable
rustup update

创建一个myapp的新项目

cargo new myapp
cd myapp/

起步: 初始化dockerfile

以下是我们用于docker构建的起点，在当前目录中创建一个名为Dockerfile的文件：

FROM rust:latest

WORKDIR /usr/src/myapp 
COPY . . 
RUN cargo build --release 
RUN cargo install --path . 
CMD ["/usr/local/cargo/bin/myapp"]

同样创建一个.dockerignore的文件写入以下内容：

target/
Dockerfile

你可以尝试构建并运行应用：

docker build -t myapp .
docker run --rm -it myapp

如果一切都能工作的话，你可以在控制台看到Hello, world!。

我们初次构建的问题

当我写这篇文章的时候, Rust 包管理器 cargo 有一个issue是它还没有一个dependencies-only的选项，来单独构建依赖。

cargo缺少这样单独构建依赖的选项使得我们在每次改动src下面的内容时都会对重新构建依赖项，但我们只想在Cargo.toml或者Cargo.lock文件改变是重新构建依赖项，比方说添加或者更新依赖时。

另一个问题是，虽然rust:latest Docker映像非常适合构建，但它的映像相当大，容量超过1.6GB。

改进构建流程避免src改动重新构建依赖项

为了避免这些问题并且开启docker构建缓存让构建变得更快，首先我们开始改动Cargo.toml来添加一个依赖：

[package]
name = "myapp"
version = "0.1.0"
[dependencies]
rand = "0.5.5"

我们添加rand包作为项目依赖，它提供了方便地生成随机数的工具。

现在如果运行：

docker build -t myapp .

它将构建rand依赖关系并将其添加到缓存，但是更改src / main.rs将使下一次生成的缓存无效：

cat src/main.rs
fn main() {
    println!("I've been updated!");
}

docker build -t myapp .

请注意，此次构建必须再次重建rand依赖项。

在等待Cargo的only-dependencies构建选项时，在将任何代码复制到构建环境之前，我们可以通过将Dockerfile更改为默认的src/main.rs来克服此问题：

FROM rust:latest

WORKDIR /usr/src/myapp 
COPY Cargo.toml Cargo.toml 
RUN mkdir src/ 
RUN echo "fn main() {println!(\"if you see this, the build broke\")}" > src/main.rs 
RUN cargo build --release 
RUN rm -f target/release/deps/myapp* 
COPY . . 
RUN cargo build --release 
RUN cargo install --path . 
CMD ["/usr/local/cargo/bin/myapp"]

上面的Dockerfile中的以下行将导致Cargo构建时仅重建我们的应用程序：

RUN rm -f target/release/deps/myapp*

所以如果我们编译的话:

docker build -t myapp .

然后我们对src/main.rs做一点小小的改动：

cat  src/main.rs
fn main() {
    println!("I've been updated yet again!");
}

我们将会发现接下来docker构建应用只会在我们的应用逻辑改变时重新构建，而依赖项目则被缓存起来用来快速构建。

减小镜像体积

rust:latest镜像具有构建项目所需的所有工具，但大小超过1.6GB。我们可以使用Alpine Linux（一种出色的小型Linux发行版）来改善镜像大小。

Alpine团队提供了一个只有几兆字节大小的docker映像，并且仍然具有一些用于调试的shell功能，并且可以用作Rust构建的小型基础映像。

使用多阶段docker构建，我们可以使用rust:latest来完成构建工作，但是只需将应用复制到基于alpine:latest的最终构建阶段即可：

# ------------------------------------------------------------------------------
# Cargo Build Stage
# ------------------------------------------------------------------------------

FROM rust:latest as cargo-build

WORKDIR /usr/src/myapp 
COPY Cargo.toml Cargo.toml 
RUN mkdir src/ 
RUN echo "fn main() {println!(\"if you see this, the build broke\")}" > src/main.rs 
RUN cargo build --release 
RUN rm -f target/release/deps/myapp* 
COPY . . 
RUN cargo build --release 
RUN cargo install --path . 
# ------------------------------------------------------------------------------
# Final Stage
# ------------------------------------------------------------------------------

FROM alpine:latest

COPY --from=cargo-build /usr/local/cargo/bin/myapp /usr/local/bin/myapp 
CMD ["myapp"]

现在如果你运行:

docker build -t myapp .
docker images |grep myapp

你可以看到这些东西:

myapp               latest              03a3838a37bc        7 seconds ago       8.54MB

下一步：跟进、修复并进一步完善我们的构建

如果你尝试使用docker run --rm -it myapp运行以上示例，则可能会遇到类似以下错误：

standard_init_linux.go:187: exec user process caused "no such file or directory"

如果您熟悉[ldd](https://en.wikipedia.org/wiki/Ldd_(Unix)则可以运行以下命令，以查看我们缺少应用程序的共享库：

docker run --rm -it myapp ldd /usr/local/bin/myapp

在上面的例子中我演示了如何通过避免每次src/main.rs改动重新构建依赖提升构建速度，以及如何将镜像大小从1.6GB+减少到几兆字节，然而我们的构建还是不能生效，因为我们需要针对MUSL Libc进行构建，这是一个轻量级、快速的标准库，在alpine:latest中是默认库。

除此之外，我们还希望确保我们的应用程序以容器内的非特权用户身份运行，从而遵守最小特权原则。

为MUSL Libc构建

要针对MUSL libc进行构建，我们需要安装x86_64-unknown-linux-musl 构建目标，以便可以将Cargo标记为使用--target为其构建。我们还需要标记Rust以使用musl-gcc链接器。

rust:latest镜像预安装rustup。 rustup允许我们使用rustup target add $NAME安装新的构建目标，因此我们可以像这样修改Dockerfile：

# ------------------------------------------------------------------------------
# Cargo Build Stage
# ------------------------------------------------------------------------------

FROM rust:latest as cargo-build

RUN apt-get update 
RUN apt-get install musl-tools -y 
RUN rustup target add x86_64-unknown-linux-musl 
WORKDIR /usr/src/myapp 
COPY Cargo.toml Cargo.toml 
RUN mkdir src/ 
RUN echo "fn main() {println!(\"if you see this, the build broke\")}" > src/main.rs 
RUN RUSTFLAGS=-Clinker=musl-gcc cargo build --release --target=x86_64-unknown-linux-musl 
RUN rm -f target/x86_64-unknown-linux-musl/release/deps/myapp* 
COPY . . 
RUN RUSTFLAGS=-Clinker=musl-gcc cargo build --release --target=x86_64-unknown-linux-musl 
# ------------------------------------------------------------------------------
# Final Stage
# ------------------------------------------------------------------------------

FROM alpine:latest

COPY --from=cargo-build /usr/src/myapp/target/x86_64-unknown-linux-musl/release/myapp /usr/local/bin/myapp 
CMD ["myapp"]

请注意以下行，它显示了我们为MUSL Libc构建应用程序的新方式：

RUSTFLAGS=-Clinker=musl-gcc cargo build --release --target=x86_64-unknown-linux-musl

重新构建应用程序并运行它：

docker build -t myapp .
docker run --rm -it myapp

如果一切正常，你应该再次看到应用已被更新了！

以非特权用户身份运行

为了遵循最小特权原则，我们创建一个名为myapp的用户，避免用户以root用户的身份运行应用。

将Final Stage docker build阶段更改为以下内容：

# ------------------------------------------------------------------------------
# Final Stage
# ------------------------------------------------------------------------------

FROM alpine:latest

RUN addgroup -g 1000 myapp 
RUN adduser -D -s /bin/sh -u 1000 -G myapp myapp 
WORKDIR /home/myapp/bin/ 
COPY --from=cargo-build /usr/src/myapp/target/x86_64-unknown-linux-musl/release/myapp . 
RUN chown myapp:myapp myapp 
USER myapp

CMD ["./myapp"]

更新src/main.rs:

cat src/main.rs
use std::process::Command;

fn main() {
    let mut user = String::from_utf8(Command::new("whoami").output().unwrap().stdout).unwrap();
    user.pop();
    println!("I've once more been updated, and now I run as the user {}!", user)
}

现在构建并运行应用:

docker build -t myapp .
docker run --rm -it myapp

如果一切正常，你应该会看到应用已再次更新，现在应用以用户myapp运行。

最后

现在我们构建应用程序的完整Dockerfile如下所示：

# ------------------------------------------------------------------------------
# Cargo Build Stage
# ------------------------------------------------------------------------------

FROM rust:latest as cargo-build

RUN apt-get update 
RUN apt-get install musl-tools -y 
RUN rustup target add x86_64-unknown-linux-musl 
WORKDIR /usr/src/myapp 
COPY Cargo.toml Cargo.toml 
RUN mkdir src/ 
RUN echo "fn main() {println!(\"if you see this, the build broke\")}" > src/main.rs 
RUN RUSTFLAGS=-Clinker=musl-gcc cargo build --release --target=x86_64-unknown-linux-musl 
RUN rm -f target/x86_64-unknown-linux-musl/release/deps/myapp* 
COPY . . 
RUN RUSTFLAGS=-Clinker=musl-gcc cargo build --release --target=x86_64-unknown-linux-musl 
# ------------------------------------------------------------------------------
# Final Stage
# ------------------------------------------------------------------------------

FROM alpine:latest

RUN addgroup -g 1000 myapp 
RUN adduser -D -s /bin/sh -u 1000 -G myapp myapp 
WORKDIR /home/myapp/bin/ 
COPY --from=cargo-build /usr/src/myapp/target/x86_64-unknown-linux-musl/release/myapp . 
RUN chown myapp:myapp myapp 
USER myapp

CMD ["./myapp"]

从这里观看我的演示，有关使用Skaffold在DC / OS上将Rust部署到Kubernetes。利用该演示中的一些技术，你可以将应用程序自动部署到Kubernetes，以使用Skaffold在本地minikube系统上进行测试。

Happy coding!

From 日报小组格朗

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