Um Mergulho em Imagens de Containers - Parte 2

No último post da nossa série falamos um pouco sobre o que são as imagens de containers e como elas se dividem. Passamos sobre o que é uma imagem slim, uma imagem full e falamos sobre as imagens alpine. Mas, o que isso impacta para a sua aplicação?

A aplicação

Vamos construir uma aplicação simples utilizando Go que serve um arquivo estático em HTML para descrever como podemos otimizar a nossa imagem para a nossa aplicação.

Não vamos desenvolver esta aplicação aqui, vamos apenas imaginar a seguinte situação:

• Temos uma aplicação em Go que serve um arquivo estático HTML
• Esta aplicação compila sem erros, é pequena e rápida

Otimizando a build

Para linguagens compiladas como: Go, C#, Java e outras, uma boa prática antes até de escolher qualquer tipo de sistema operacional base é otimizar a compilação, ou build da aplicação. Para isso, o que é geralmente utilizado, porém não muito divulgado, é o que é chamado de builds de múltiplos estágios.

Quando realizamos a compilação de alguma aplicação, geralmente o container que está fazendo esta compilação possui todas as ferramentas necessárias para que a compilação seja feita. Isso inclui ferramentas que não são necessárias no ambiente de execução. Por exemplo, com o Go, não temos que possuir o runtime inteiro instalado, pois ele já é capaz de rodar como um binário único, então não faz sentido termos todo esse ferramental instalado no nosso container que vai ser executado em produção.

E é isso que as builds de múltiplos estágios fazem. Começamos com um container – que contém todo o ferramental para a build da aplicação, geralmente um container próprio para aquela linguagem – e depois movemos somente o binário gerado no final para um novo container vazio. Neste container vazio não temos nenhuma dessas ferramentas que não vamos precisar utilizar em produção.

Este tipo de build é utilizado para manter as imagens de produção as menores possíveis, assim não temos problemas com entrada e saída de rede e também temos menos dados para baixar! E a grande vantagem é que podemos fazer isso direto do nosso Dockerfile!

Criando uma build otimizada

Para começarmos, vamos criar o Dockerfile, dentro dele vamos criar os passos responsáveis por fazer com que a aplicação seja construída:

FROM golang:1.11-stretch as build

WORKDIR /go/src/github.com/khaosdoctor/webapp

COPY web.go web.go

RUN CGO_ENABLED=0 GOOS=linux go build -o ./bin/webapp github.com/khaosdoctor/webapp

FROM debian:stretch

RUN mkdir -p /web/static/ 

COPY --from=build /go/src/github.com/khaosdoctor/webapp/bin/webapp /usr/bin
COPY index.html /web/static/index.html

WORKDIR /web

EXPOSE 3000

ENTRYPOINT ["webapp"]

Veja que estamos dando um nome ao primeiro container como FROM <imagem>:<tag> as build, o as build é o que dá o nome ao nosso container intermediário e diz que este container não será o passo final da nossa esteira de construção.

Veja que estamos usando uma imagem full na construção. Isso é ok porque esse container vai ser descartado.

Vamos pular uma linha e criar o nosso próximo container, que será o container final com nossa aplicação já construída para produção:

# Começo do container de build
FROM golang:1.11-stretch as build

WORKDIR /go/src/github.com/khaosdoctor/webapp

COPY web.go web.go

RUN CGO_ENABLED=0 GOOS=linux go build -o ./bin/webapp github.com/khaosdoctor/webapp

# Começo do container de produção
FROM debian:stretch-slim

RUN mkdir -p /web/static/ 

COPY --from=build /go/src/github.com/khaosdoctor/webapp/bin/webapp /usr/bin
COPY index.html /web/static/index.html

WORKDIR /web

EXPOSE 3000

ENTRYPOINT ["webapp"]

Perceba uma instrução importante. Estamos usando COPY --from=build, ou seja, estamos dizendo para o Docker copiar os arquivos não do nosso filesystem, mas sim de outro container intermediário! Isso é o que define uma build de múltiplos estágios.

Reduzindo o tamanho da imagem

Agora veja que estamos utilizando uma imagem debian:stretch-slim, como já vimos, essa imagem é menor do que uma imagem full, portanto tem menos vulnerabilidades e ocupa menos espaço. Um teste de construção das duas imagens mostra que a imagem full tem mais ou menos 110mb contra 62mb da imagem slim.

Além das duas imagens, temos mais um tipo de imagem que comentamos, a alpine, que é baseada no Alpine Linux. Para isso a gente só precisa mudar a imagem base para o alpine:3.8

# Começo do container de build
FROM golang:1.11-stretch as build

WORKDIR /go/src/github.com/khaosdoctor/webapp

COPY web.go web.go

RUN CGO_ENABLED=0 GOOS=linux go build -o ./bin/webapp github.com/khaosdoctor/webapp

# Começo do container de produção
FROM alpine:3.8

RUN mkdir -p /web/static/ 

COPY --from=build /go/src/github.com/khaosdoctor/webapp/bin/webapp /usr/bin
COPY index.html /web/static/index.html

WORKDIR /web

EXPOSE 3000

ENTRYPOINT ["webapp"]

Agora temos uma imagem de 11mb e sem nenhuma vulnerabilidade ou dependência externa. Então podemos ver que mover uma imagem para o Alpine é uma excelente pedida quando estamos trabalhando com aplicações compiladas que já possuem seu runtime junto com seu binário.

Otimizando do zero

Para finalizar, vamos tentar colocar nossa aplicação em uma imagem scratch. Se lembrarmos bem, uma imagem scratch, na verdade, não possui absolutamente nada instalado, ou seja, ela é uma imagem "from scratch". Aqui vamos poder ver duas principais mudanças.

A primeira será no nosso container de build:

# Começo do container de build
FROM golang:1.11.2-alpine3.8 as build

WORKDIR /go/src/github.com/khaosdoctor/webapp

COPY web.go web.go

RUN CGO_ENABLED=0 GOOS=linux go build -o ./bin/webapp github.com/khaosdoctor/webapp

Veja que estamos utilizando o Alpine para buildar nossa aplicação, uma vez que o scratch não possui absolutamente nada. Então vamos construir a imagem em um container Alpine e copiar o binário para o container de produção scratch.

Podemos fazer isso também com a imagem de build no container Slim. Isso fará com que a build seja ainda mais rápida porque a imagem de build será menor.

Agora vamos copiar o binário do Go para dentro da imagem scratch:

# Começo do container de build
FROM golang:1.11.2-alpine3.8 as build

WORKDIR /go/src/github.com/khaosdoctor/webapp

COPY web.go web.go
COPY index.html /web/static/index.html

RUN CGO_ENABLED=0 GOOS=linux go build -o ./bin/webapp github.com/khaosdoctor/webapp

# Começo do container de produção
FROM scratch

RUN mkdir -p /web/static/ 

COPY --from=build /go/src/github.com/khaosdoctor/webapp/bin/webapp /usr/bin
COPY --from=build /web/static/index.html /web/static/index.html

EXPOSE 3000

ENTRYPOINT ["/usr/bin/webapp"]

Perceba que fizemos duas mudanças principais:

1. Tiramos a instrução WORKDIR, porque o scratch não tem um sistema de arquivos inicial, então tudo está no mesmo diretório
2. O ENTRYPOINT agora é um caminho completo, pois o container scratch não possui um PATH para olhar uma vez que ele não tem um SO

Com isso, reduzimos ainda mais o tamanho da imagem para 7mb. E, além disso, temos a melhor segurança possível, já que não temos nenhum tipo de pacote instalado na nossa imagem.

Conclusão

Aprendemos como melhor construir uma imagem para uma linguagem compilada, neste caso foi Go, mas você pode transpor essa criação para qualquer outra linguagem que precise de compilação prévia!

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Até mais.