在本文，我將介紹幾種不用 Docker 就可以構建容器的方法。我將以 OpenFaaS 作為參考案例，它的工作負載使用了 OCI 格式的容器鏡像。OpenFaaS 是 Kubernetes 的一個 CaaS 平臺，可以運行微服務和添加 FaaS 及事件驅動工具。

第一個示例將展示如何使用 Docker CLI 內置的 buildkit 選項，然后是單獨使用buildkit，最后是谷歌的容器構建器Kaniko。

本文涉及的工具都是基于 Dockerfile 文件來構建鏡像的，因此，任何限制用戶只能使用 JAVA (jib)或 Go (ko)的工具都不在討論范圍之內。

Docker 有什么問題？

Docker 在 armhf、arm64 和x86_64平臺上運行良好。Docker CLI 不僅用于構建/發布/運行鏡像，多年來它還背負了太多的東西，現在還與 Docker Swarm 和 Docker EE 特性捆綁在一起。

Docker 之外的選擇

有一些項目試圖讓“docker”回到它原本的組件身份，也就是我們最初都喜愛的用戶體驗：

Docker——Docker現在使用containerd來運行容器，并且支持使用buildkit進行高效的緩存式構建。
Podman和buildah組合——由RedHat/IBM使用他們自己的OSS工具鏈來生成OCI鏡像。Podman是無守護進程和無根的，但最后仍然需要掛載文件系統以及使用UNIX套接字。
pouch——來自阿里巴巴，被標榜為“高效的企業級容器引擎”。它像Docker一樣，使用了containerd，并支持容器級別的隔離（runc）和“輕量級虛擬機”(如runV)。
獨立版本的buildkit——buildkit是由Docker公司的Tonis Tiigi創建的，一個全新的具有緩存和并發支持的容器構建器。buildkit目前僅作為守護進程運行，但你可能會聽到有人說不是這樣的。實際上，它會派生守護進程，然后在構建后將其終止。
img——img由Jess Frazelle開發，對buildkit進行了封裝。與其他工具相比，它并沒有更大的吸引力。在2018年下半年之前，這個項目一直很活躍，但之后只發布了幾個補丁。img聲稱自己是無守護進程的，但它使用的是buildkit，所以這里有值得商榷的地方。我聽說img提供了比buildkit的CLI buildctr更好的用戶體驗，但需要注意的是，img只針對x86_64平臺發布了二進制文件，不支持armhf/arm64。
k3c——使用containerd和buildkit重建初始Docker原始、經典、樸素、輕量級的體驗。

在所有的選項中，我最喜歡 k3c，但它使用起來比較繁瑣，它把所有東西都捆綁在一個二進制文件中，這很可能會與其他軟件發生沖突。它運行的是自己的嵌入式 containerd 和 buildkit 二進制文件。

由于我們關注的是“構建”部分以及相對穩定的選項，所以我們將著重看一下：

Docker的buildkit；
單獨的buildkit；
kaniko。

由于 OpenFaaS CLI 可以輸出任意構建器都可以使用的標準“構建上下文”，所以上述的所有東西都可以實現。

構建一個測試應用程序

讓我們從一個 Golang HTTP 中間件開始，并借此來展示 OpenFaaS 的通用性。

--lang指定構建模板；
build-test是函數的名字；
--prefix是Docker Hub用戶名，用于推送我們的OCI鏡像。

我們將獲得以下這些內容：

./
├── build-test
│   └── handler.go
└── build-test.yml


1 directory, 2 files

處理程序修改起來很容易，還可以通過 vendoring 或 Go 模塊來添加其他依賴項。

package function


import (
	"fmt"
	"io/ioutil"
	"net/http"
)


func Handle(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	var input []byte


	if r.Body != nil {
		defer r.Body.Close()


		body, _ := ioutil.ReadAll(r.Body)


		input = body
	}


	w.WriteHeader(http.StatusOK)
	w.Write([]byte(fmt.Sprintf("Hello world, input was: %s", string(input))))
}

使用一般的方式構建

構建這個應用程序的一般方式是這樣的：

faas-cli build -f build-test.yml

./template/golang-middleware/Dockerfile中包含了模板和 Dockerfile 的本地緩存。

這次構建拉取了三個鏡像：

FROM openfaas/of-watchdog:0.7.3 as watchdog
FROM golang:1.13-alpine3.11 as build
FROM alpine:3.12

如果使用傳統的構建器，將按順序拉取每個鏡像。

等一會兒構建就完成了，現在本地庫中就有了構建的鏡像。

我們還可以使用 faas-cli push -f build-test.yml將鏡像推到注冊表中。

使用 buildkit 和 Docker 構建

這是最簡單的做法，構建起來也很快。

DOCKER_BUILDKIT=1 faas-cli build -f build-test.yml

我們可以看到，Docker 守護進程會自動切換到 buildkit 構建器。

Buildkit 有很多優點：

更復雜的緩存；
如果可能的話，可以先運行后面的指令——也就是說，可以在“sdk”層的構建完成之前，下載“runtime”鏡像；
在第二次構建時速度超級快。

有了 buildkit，所有的基礎鏡像都可以一次性被拉取到本地庫中，因為 FROM(下載)命令不是按順序執行的。

FROM openfaas/of-watchdog:0.7.3 as watchdog
FROM golang:1.13-alpine3.11 as build
FROM alpine:3.11

這個在 mac 上也可以使用，因為 buildkit 是由運行在 VM 中 Docker 守護進程負責代理的。

使用單獨的 buildkit 構建

要單獨使用 buildkit 進行鏡像構建，我們需要在 linux 主機上單獨運行 buildkit，因此不能使用 Mac。

faas-cli build通常會運行或分叉出 docker，因為這個命令實際上只是一個包裝器。因此，為了繞過這種行為，我們需要創建一個構建上下文，類似下面這樣：

faas-cli build -f build-test.yml --shrinkwrap


[0] > Building build-test.
Clearing temporary build folder: ./build/build-test/
Preparing ./build-test/ ./build/build-test//function
Building: alexellis2/build-test:latest with golang-middleware template. Please wait..
build-test shrink-wrApped to ./build/build-test/
[0] < Building build-test done in 0.00s.
[0] Worker done.


Total build time: 0.00

這個上下文可以在./build/build-test/文件夾中找到，其中包含了函數代碼和模板及其入口點和 Dockerfile。

./build/build-test/
├── Dockerfile
├── function
│   └── handler.go
├── go.mod
├── main.go
└── template.yml


1 directory, 5 files

現在我們需要運行 buildkit，可以從源代碼開始構建，或者從上游獲取二進制文件。

curl -sSLf https://github.com/moby/buildkit/releases/download/v0.6.3/buildkit-v0.6.3.linux-amd64.tar.gz | sudo tar -xz -C /usr/local/bin/ --strip-components=1

如果你仔細看一下發布頁，你會發現 buildkit 也支持 armhf 和 arm64。

在新窗口中運行 buildkit 守護進程：

sudo buildkitd 
WARN[0000] using host network as the default            
INFO[0000] found worker "l1ltft74h0ek1718gitwghjxy", labels=map[org.mobyproject.buildkit.worker.executor:oci org.mobyproject.buildkit.worker.hostname:nuc org.mobyproject.buildkit.worker.snapshotter:overlayfs], platforms=[linux/amd64 linux/386] 
WARN[0000] skipping containerd worker, as "/run/containerd/containerd.sock" does not exist 
INFO[0000] found 1 workers, default="l1ltft74h0ek1718gitwghjxy" 
WARN[0000] currently, only the default worker can be used. 
INFO[0000] running server on /run/buildkit/buildkitd.sock

現在我們開始構建，并將配置文件的位置作為構建上下文傳給它。我們需要 buildctl 命令，buildctl 是守護進程的一個客戶端，它將指定如何構建鏡像以及在構建完成后應該做什么，比如導成 tar、忽略構建或將其推送到注冊表。

buildctl build --help
NAME:
   buildctl build - build


USAGE:
   
  To build and push an image using Dockerfile:
    $ buildctl build --frontend dockerfile.v0 --opt target=foo --opt build-arg:foo=bar --local context=. --local dockerfile=. --output type=image,name=docker.io/username/image,push=true
  


OPTIONS:
   --output value, -o value  Define exports for build result, e.g. --output type=image,name=docker.io/username/image,push=true
   --progress value          Set type of progress (auto, plain, tty). Use plain to show container output (default: "auto")
   --trace value             Path to trace file. Defaults to no tracing.
   --local value             Allow build access to the local directory
   --frontend value          Define frontend used for build
   --opt value               Define custom options for frontend, e.g. --opt target=foo --opt build-arg:foo=bar
   --no-cache                Disable cache for all the vertices
   --export-cache value      Export build cache, e.g. --export-cache type=registry,ref=example.com/foo/bar, or --export-cache type=local,dest=path/to/dir
   --import-cache value      Import build cache, e.g. --import-cache type=registry,ref=example.com/foo/bar, or --import-cache type=local,src=path/to/dir
   --secret value            Secret value exposed to the build. Format id=secretname,src=filepath
   --allow value             Allow extra privileged entitlement, e.g. network.host, security.insecure
   --ssh value               Allow forwarding SSH agent to the builder. Format default|<id>[=<socket>|<key>[,<key>]]

我使用下面的命令獲得與 Docker 命令等價的效果：

sudo -E buildctl build --frontend dockerfile.v0 
 --local context=./build/build-test/ 
 --local dockerfile=./build/build-test/ 
 --output type=image,name=docker.io/alexellis2/build-test:latest,push=true

在運行這個命令之前，你需要先運行 docker login，或者使用一組有效的未加密憑證來創建 $HOME/.docker/config.json 文件。

使用 img 和 buildkit 構建

由于我從未使用過 img，也沒有聽說有團隊在大規模使用它，所以我想要嘗試一下。

首先它不支持多平臺架構，armhf 和 ARM64 平臺沒有對應的二進制文件，而且項目年齡不算短了，所以不太可能會提供多平臺支持。

x86_64平臺的最新版本是 2019 年 5 月 7 號的 v0.5.7，使用 Go 1.11 構建：

sudo curl -fSL "https://github.com/genuinetools/img/releases/download/v0.5.7/img-linux-amd64" -o "/usr/local/bin/img" 
	&& sudo chmod a+x "/usr/local/bin/img"

它的構建選項就像是 buildctl 的一個子集

img build --help
Usage: img build [OPTIONS] PATH


Build an image from a Dockerfile.


Flags:


  -b, --backend  backend for snapshots ([auto native overlayfs]) (default: auto)
  --build-arg    Set build-time variables (default: [])
  -d, --debug    enable debug logging (default: false)
  -f, --file     Name of the Dockerfile (Default is 'PATH/Dockerfile') (default: <none>)
  --label        Set metadata for an image (default: [])
  --no-cache     Do not use cache when building the image (default: false)
  --no-console   Use non-console progress UI (default: false)
  --platform     Set platforms for which the image should be built (default: [])
  -s, --state    directory to hold the global state (default: /home/alex/.local/share/img)
  -t, --tag      Name and optionally a tag in the 'name:tag' format (default: [])
  --target       Set the target build stage to build (default: <none>)

要構建一個鏡像需要做這些事情：

sudo img build -f ./build/build-test/Dockerfile -t alexellis2/build-test:latest ./build/build-test/

由于這樣或那樣的原因，img 實際上沒能構建成功。可能是因為試圖以非 root 用戶身份進行一些優化。

fatal error: unexpected signal during runtime execution
[signal SIGSEGV: segmentation violation code=0x1 addr=0xe5 pc=0x7f84d067c420]


runtime stack:
runtime.throw(0xfa127f, 0x2a)
	/home/travis/.gimme/versions/go1.11.10.linux.amd64/src/runtime/panic.go:608 +0x72
runtime.sigpanic()
	/home/travis/.gimme/versions/go1.11.10.linux.amd64/src/runtime/signal_unix.go:374 +0x2f2


goroutine 529 [syscall]:
runtime.cgocall(0xc9d980, 0xc00072d7d8, 0x29)
	/home/travis/.gimme/versions/go1.11.10.linux.amd64/src/runtime/cgocall.go:128 +0x5e fp=0xc00072d7a0 sp=0xc00072d768 pc=0x4039ee
os/user._Cfunc_mygetgrgid_r(0x2a, 0xc000232260, 0x7f84a40008c0, 0x400, 0xc0004ba198, 0xc000000000)

似乎已經存在三個類似的問題。

使用 Kaniko 構建

Kaniko 是谷歌的容器構建器，旨在為容器構建提供沙箱。你可以將其作為一次性容器，也可以將其作為獨立的二進制文件。

docker run -v $PWD/build/build-test:/workspace 
 -v ~/.docker/config.json:/kaniko/config.json 
 --env DOCKER_CONFIG=/kaniko 
 gcr.io/kaniko-project/executor:latest 
 -d alexellis2/build-test:latest