Docker 多架构镜像介绍和最佳实践

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一、多架构镜像介绍

在 Docker 中，同一个 Docker 镜像可以在不同的平台上运行，例如在 x86、ARM、PowerPC 等不同的 CPU 架构上。

为了支持这种多平台的镜像构建和管理，Docker 在 17.06 版本时引入了 Manifest 的概念，在此之前，Docker 并没有原生支持多平台镜像的构建和管理，因此开发者需要手动构建和管理不同平台的镜像。
【需要注意的是，在 Docker 19.03 版本中，Docker 官方已经推出了 Buildx 工具，它可以进一步简化多平台镜像的构建和管理，】

接下来我们来看看如何使用docker manifest 和 docker buildx 来构建和使用多架构镜像。

二、使用docker manifest 构建多架构镜像

Docker Manifest 是一个 Docker 镜像的描述文件，它可以用来实现多平台镜像的构建和管理。

在 Docker Manifest 会包含一个或多个镜像的元数据信息，例如镜像的操作系统、CPU 架构、大小等信息，同时还包含了这些镜像的关系和优先级信息，它可以用来指定多个镜像的组合，或者为单个镜像定义多个平台的支持。

通过使用 Docker Manifest，可以方便地管理多平台 Docker 镜像，同时也可以避免重复构建和维护多个不同平台的镜像，从而降低了开发和维护的成本。

1. 创建多平台的 Docker 镜像

首先，我们需要为每个平台构建一个 Docker 镜像，并将其打上相应的标签。
例如，为 x86 架构构建一个镜像：

docker build -t cloudnativeops:x86 -f Dockerfile.x86 .

docker push cloudnativeops:x86

然后，为 ARM 架构构建一个镜像：

docker build -t cloudnativeops:arm -f Dockerfile.arm .

docker push cloudnativeops:arm

2. 创建 Manifest 文件

使用 Docker CLI 命令创建 Manifest 文件，并将所有平台的镜像关联在一起：

docker manifest create cloudnativeops:v1 cloudnativeops:x86 cloudnativeops:arm

3. 给manifest 打注解

docker manifest annotate cloudnativeops:v1 cloudnativeops:x86 --os linux --arch amd64

docker manifest annotate cloudnativeops:v1 cloudnativeops:arm --os linux --arch arm64

4. 推送多平台镜像
使用 Docker CLI 命令将多平台镜像推送到 Docker Hub 或其他 Docker Registry 中：

docker manifest push cloudnativeops:v1 

5. 查看 Manifest 文件

使用 Docker CLI 命令查看 Manifest 文件的详细信息：

# 可以看到该镜像支持 arm64+amd64 多架构
$ docker manifest inspect cloudnativeops:v1

{
   "schemaVersion": 2,
   "mediaType": "application/vnd.docker.distribution.manifest.list.v2+json",
   "manifests": [
      {
         "mediaType": "application/vnd.docker.distribution.manifest.v2+json",
         "size": 737,
         "digest": "sha256:7d1336ad7da3758e7d2fe0103787d96feb48b4c5fba94f9544655d9649cf2aa4",
         "platform": {
            "architecture": "amd64",
            "os": "linux"
         }
      },
      {
         "mediaType": "application/vnd.docker.distribution.manifest.v2+json",
         "size": 738,
         "digest": "sha256:eb5896ab76da70a495a224e55dc70d13b1d07e37fed8137fd95870e24c0d0946",
         "platform": {
            "architecture": "arm64",
            "os": "linux",
            "variant": "v8"
         }
      }
   ]
}

6. 使用多架构镜像

使用 Docker CLI 命令从 Docker Registry 拉取多平台镜像：

# 使用多架构镜像，会自动识别当前环境架构
$ docker run docker.io/bgbiao/cloudnativeops:v1
Hello, welcome to CloudNativeOps !

# 分别使用指定架构镜像，发现在mac 中会进行提示
$ docker run docker.io/bgbiao/cloudnativeops:v1-amd
Hello, welcome to CloudNativeOps !

$ docker run docker.io/bgbiao/cloudnativeops:v1-arm
WARNING: The requested image's platform (linux/arm64/v8) does not match the detected host platform (linux/amd64) and no specific platform was requested
Hello, welcome to CloudNativeOps !

在 dockerhub 中查看相关镜像的基本信息如下：

三、使用 buildx 自动构建多架构镜像

注意：对docker 版本有一定要求。

# 启用experimental 特性
$ DOCKER_CLI_EXPERIMENTAL=enabled

# 创建一个buildx 构建环境
$ docker buildx create --use --name mutli-build

# 查看当前构建环境信息，以及支持的架构
$ docker buildx inspect --bootstrap
Name:   mutli-build
Driver: docker-container

Nodes:
Name:      mutli-build0
Endpoint:  unix:///var/run/docker.sock
Status:    running
Platforms: linux/amd64, linux/amd64/v2, linux/amd64/v3, linux/arm64, linux/riscv64, linux/ppc64le, linux/s390x, linux/386, linux/mips64le, linux/mips64, linux/arm/v7, linux/arm/v6


# 构建多架构镜像
$ docker buildx build --platform linux/amd64,linux/arm64 -t bgbiao/cloudnativeops:v2 --push .
....
....


# 查看多架构镜像manifest
$ docker buildx imagetools inspect  bgbiao/cloudnativeops:v2
Name:      docker.io/bgbiao/cloudnativeops:v2
MediaType: application/vnd.docker.distribution.manifest.list.v2+json
Digest:    sha256:a171305a0624787a212f98171fedbd0e88bd30dca3b372ea08a1a917b915bb5c

Manifests:
  Name:      docker.io/bgbiao/cloudnativeops:v2@sha256:2a2e955aa452055ca57986dd73266f99ed597078f52a5365f5458a9f16b3a125
  MediaType: application/vnd.docker.distribution.manifest.v2+json
  Platform:  linux/amd64

  Name:      docker.io/bgbiao/cloudnativeops:v2@sha256:325274a2a64bed5febaec29eb7609b41bd86d807afe02c35a41525f5325a177f
  MediaType: application/vnd.docker.distribution.manifest.v2+json
  Platform:  linux/arm64
  
# 使用
$ docker run docker.io/bgbiao/cloudnativeops:v2
Hello, welcome to CloudNativeOps !

使用 buildx 构建的多架构镜像

参考资料：

• docker build
• docker manifest
• Building Multi-Architecture Docker Images With Buildx