About Layer Caching  in Docker

Docker使用層layer創(chuàng)建鏡像，Dockerfile中每一個命令都會創(chuàng)建一個新的層，每層都包含執(zhí)行命令前后的狀態(tài)之間鏡像的文件系統(tǒng)更改。

為了加快構(gòu)建速度，Docker實現(xiàn)了緩存：
如果Dockerfile和相關(guān)文件未更改，則重建(rebuild)時可以重用本地鏡像緩存中的某些現(xiàn)有層。
但是，為了利用此緩存，您需要了解它的工作方式，這就是我們將在本文中介紹的內(nèi)容。

The basic algorithm

當(dāng)您構(gòu)建Dockerfile時，Docker將查看它是否可以使用先前構(gòu)建的緩存結(jié)果：

• 對于大多數(shù)命令，如果命令文本未更改，則將使用緩存中的版本。
• 對于COPY，它還會檢查您要復(fù)制的文件是否未更改。

我們來看一個使用以下Dockerfile的示例：

FROM python:3.7-slim-buster
COPY . .
RUN pip install --quiet -r requirements.txt
ENTRYPOINT ["python", "server.py"]

第一次運行時，所有命令都會運行：

$ docker build -t example1 .
Sending build context to Docker daemon   5.12kB
Step 1/4 : FROM python:3.7-slim-buster
---> f96c28b7013f
Step 2/4 : COPY . .
---> eff791eb839d
Step 3/4 : RUN pip install --quiet -r requirements.txt
---> Running in 591f97f47b6e
Removing intermediate container 591f97f47b6e
---> 02c7cf5a3d9a
Step 4/4 : ENTRYPOINT ["python", "server.py"]
---> Running in e3cf483c3381
Removing intermediate container e3cf483c3381
---> 598b0340cc90
Successfully built 598b0340cc90
Successfully tagged example1:latest

第二次構(gòu)建時，因為沒有任何改變，docker構(gòu)建將使用鏡像緩存：

$ docker build -t example1 .
Sending build context to Docker daemon   5.12kB
Step 1/4 : FROM python:3.7-slim-buster
---> f96c28b7013f
Step 2/4 : COPY . .
---> Using cache
---> eff791eb839d
Step 3/4 : RUN pip install --quiet -r requirements.txt
---> Using cache
---> 02c7cf5a3d9a
Step 4/4 : ENTRYPOINT ["python", "server.py"]
---> Using cache
---> 598b0340cc90
Successfully built 598b0340cc90
Successfully tagged example1:latest

請注意，上面顯示的Using cache加快了構(gòu)建速度(無需從網(wǎng)絡(luò)下載任何pip依賴包)

如果我們刪除鏡像，則后續(xù)構(gòu)建將從頭開始(沒有層緩存了)：

$ docker image rm example1
Untagged: example1:latest
Deleted: sha256:598b0340cc90967501c5c51862dc586ca69a01ca465f48232fc457d3ab122a73
Deleted: sha256:02c7cf5a3d9af1939b9f5286312b23898fd3ea12b7cb1d7a77251251740a806c
Deleted: sha256:d9e9602d9c3fd7381a8e1de301dc4345be2eb2b8488b5fc3e190eaacbb2f9596
Deleted: sha256:eff791eb839d00cbf46d139d8595b23867bc580bb9164b90253d0b2d9fcca236
Deleted: sha256:53d34b2ead0a465d229a4260fee2a845fb8551856d4019cd2e608dfe0e039e77
$ docker build -t example1 .
Sending build context to Docker daemon   5.12kB
Step 1/4 : FROM python:3.7-slim-buster
---> f96c28b7013f
Step 2/4 : COPY . .
---> 63c32b9b1af6
...

Taking advantage of caching

緩存算法還有一個更重要的規(guī)則：

• 如果某層無法應(yīng)用層緩存，則后續(xù)層都不能從層緩存加載

在以下示例中，前后兩次構(gòu)建過程的C層均未更改，盡管如此，由于上層并不是從層緩存中加載，因此后置的C層仍然無法從緩存中加載：

 

層緩存對下面的Dockerfile意味著什么？

FROM python:3.7-slim-buster
COPY requirements.txt .
COPY server.py .
RUN pip install --quiet -r requirements.txt
ENTRYPOINT ["python", "server.py"]

如果COPY命令的任何文件改變了，則會使后續(xù)所有層緩存失效：我們需要重新運行pip install (這一層若不走緩存，通常耗時久)。
但是，如果requirements.txt沒有更改& server.py更改了，為什么我們必須重做pip安裝？畢竟，pip安裝僅使用requirements.txt。

“  

推及到現(xiàn)代編程語言：前端的依賴包文件paakcage.json, dotnet的項目管理文件dotnetdemo.csproj等，一般很少變更；隨時變動的業(yè)務(wù)代碼，導(dǎo)致后續(xù)的層緩存失效(后續(xù)層每次都要重新下載&安裝依賴)。

因此，您要做的是僅復(fù)制實際需要運行下一步的那些文件，以最大程度地減少緩存失效的機(jī)會。

FROM python:3.7-slim-buster
COPY requirements.txt .
RUN pip install --quiet -r requirements.txt
COPY server.py .
ENTRYPOINT ["python", "server.py"]

由于server.py僅在pip安裝后才復(fù)制到構(gòu)建上下文，因此，只要requirements.txt不變，仍然可以從緩存加載由上次pip安裝創(chuàng)建的層。

Designing your Dockerfile for caching

如果您想通過重用之前緩存的層來進(jìn)行快速構(gòu)建，則需要適當(dāng)?shù)鼐帉慏ockerfile：

• 僅復(fù)制下一步所需的文件，以最大程度地減少構(gòu)建過程中的緩存失效。
• 盡量將文件可能變更的新增(ADD命令)、拷貝(COPY命令) 延遲到Dockerfile的后部。