容器化 | 使用 Alpine 構建 Redis 鏡像

来源:https://www.cnblogs.com/radondb/archive/2022/08/26/16627585.html
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上一期我們介紹了幾種常見的構建鏡像方式，並給出了功能對比、決策樹等作為選型參考。本期我們將演示如何使用 Alpine 構建一個 Redis 鏡像。 Alpine 系統使用 apk 包管理工具，文中相關 apk 使用技巧不再贅述。 我們將構建鏡像 Dockerfile 中的幾個部分單獨講解，最後提供一 ...


上一期我們介紹了幾種常見的構建鏡像方式，並給出了功能對比、決策樹等作為選型參考。本期我們將演示如何使用 Alpine 構建一個 Redis 鏡像。

Alpine 系統使用 apk 包管理工具，文中相關 apk 使用技巧不再贅述。
我們將構建鏡像 Dockerfile 中的幾個部分單獨講解，最後提供一個完整的 Demo。重點在如何使用 Alpine，Redis 鏡像構建步驟此文不詳細介紹。

文章大綱：

  1. 更換鏡像源
  2. 構建鏡像所需軟體
  3. 啟動服務
  4. 調整時區
  5. 包含 1- 4 的完整鏡像構建 Demo

更換鏡像源

首先，為了在本地更流暢的部署，可以更換更流暢的鏡像源。我們這裡將 apk 的軟體包鏡像源修改為中科大鏡像源。

RUN sed -i 's/dl-cdn.alpinelinux.org/mirrors.ustc.edu.cn/g' /etc/apk/repositories

構建鏡像所需軟體

構建鏡像時，只一些只有構建時才需要的文件/軟體。比如 gcc 只有編譯時候才會用到；wget 用於下載文件；傳統 yum/apt 需要用完後手動卸載軟體和依賴，還要自己清理臨時文件。而 Alpine 的 apk 可以用起來更方便。

  • --no-cache:不使用緩存目錄緩存，裝完也不保留緩存。
  • --virtual .build-deps:不真實安裝，將軟體安裝到虛擬包 .build-deps 中，方便 del 時一口氣卸載所有包。
  • --no-network:不使用網路。
RUN set -eux; \
    \
    apk add --no-cache --virtual .build-deps \
        coreutils \
        wget \
        dpkg-dev dpkg \
        gcc \
        linux-headers \
        make \
        musl-dev \
        openssl-dev ;\
    #########################################
    #
    #  構建部分
    #
    #########################################
    apk del --no-network .build-deps;

啟動服務

通常我們啟動鏡像前需要使用 shell 調整下啟動狀態，做準備。比如：生成配置文件，檢查路徑掛載等等。然後再拉起服務，但會遇到兩個問題：

  1. 普通用戶許可權不夠，必須啟動 root ，但使用 root 啟動服務又不安全。
  2. 使用 shell 啟動進程會導致 shell 進程本身 PID 為 1。而我們所啟動服務 PID 不是 1，這就會導致服務本身接收不到 SIGTERM 信號而正常關閉。

解決方案

  1. 使用su-exec 指定特定許可權。
    • 這需要使用 apk 命令安裝，下麵有示例。
    • 需要提前創建好相應賬號。
  2. 使用 exec 命令將啟動的服務進程替換當前進程，從而將 PID=1 傳遞給服務進程。

說明: 這裡使用 su-exec 而不使用 sudo 的原因是傳統 sudo 會新創建出一個進程運行服務，導致 PID 不能為 1，進而導致無法接收到 signal 信號而正常關閉服務。

示例

Dockerfile 內容如下：

FROM alpine:3.16
# 創建用戶
RUN addgroup -S -g 1000 redis && adduser -S -G redis -u 999 redis
# 安裝 su-exec 命令
RUN apk add --no-cache 'su-exec>=0.2'

############################################################
#
# 其它部署 內容
#
############################################################
 
ENTRYPOINT ["/usr/bin/entrypoint.sh"]

/usr/bin/entrypoint.sh 內容如下：

#!/bin/sh
set -e
 
############################################################
#
# 啟動準備腳本內容
#
############################################################
 
# 最終啟動命令
exec su-exec redis redis-server "$@"

調整時區

由於 Alpine 系統的時區是 UTC，作者需要設置為上海。可以用如下方式調整時區。

RUN apk add --no-cache tzdata ;\
    cp /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai /etc/localtime

如果對鏡像精簡要求比較高，可以調整時區後，刪除時區軟體包，這也會導致以後很難再修改時區。

RUN apk add --no-cache --virtual .build-tzdata tzdata ; \
    cp /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai /etc/localtime ;\
    apk del .build-tzdata;

完整 Demo

我們將以上部分整理為一個完整的 Redis 鏡像構建 Demo （Redis 版本 6.2.7）。

Dockerfile 文件

FROM alpine:3.16

RUN addgroup -S -g 1000 redis && adduser -S -G redis -u 999 redis

# 改為中科大鏡像源
RUN sed -i 's/dl-cdn.alpinelinux.org/mirrors.ustc.edu.cn/g' /etc/apk/repositories

# 調整時區
RUN apk add --no-cache --virtual .build-tzdata tzdata ; \
    cp /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai /etc/localtime ;\
    apk del .build-tzdata;



RUN apk add --no-cache \
                'su-exec>=0.2' \
                tzdata

ENV REDIS_VERSION 6.2.7
ENV REDIS_DOWNLOAD_URL http://download.redis.io/releases/redis-6.2.7.tar.gz
ENV REDIS_DOWNLOAD_SHA b7a79cc3b46d3c6eb52fa37dde34a4a60824079ebdfb3abfbbfa035947c55319

# 編譯 Redis 相關鏡像
RUN set -eux; \
        \
        # 使用 --virtual 將軟體包虛擬安裝到 .build-deps 空間下, 之後會被打包
        # 使用 --no-cache 不會留下緩存文件
        apk add --no-cache --virtual .build-deps \
                coreutils \
                dpkg-dev dpkg \
                gcc \
                linux-headers \
                make \
                musl-dev \
                openssl-dev \
                wget \
        ; \
        \
        wget -O redis.tar.gz "$REDIS_DOWNLOAD_URL"; \
        echo "$REDIS_DOWNLOAD_SHA *redis.tar.gz" | sha256sum -c -; \
        mkdir -p /usr/src/redis; \
        tar -xzf redis.tar.gz -C /usr/src/redis --strip-components=1; \
        rm redis.tar.gz; \
        \
        # 禁用 Redis 的保護模式
        grep -E '^ *createBoolConfig[(]"protected-mode",.*, *1 *,.*[)],$' /usr/src/redis/src/config.c; \
        sed -ri 's!^( *createBoolConfig[(]"protected-mode",.*, *)1( *,.*[)],)$!\10\2!' /usr/src/redis/src/config.c; \
        grep -E '^ *createBoolConfig[(]"protected-mode",.*, *0 *,.*[)],$' /usr/src/redis/src/config.c; \
        \
        # 獲取CPU架構
        gnuArch="$(dpkg-architecture --query DEB_BUILD_GNU_TYPE)"; \
        extraJemallocConfigureFlags="--build=$gnuArch"; \
        dpkgArch="$(dpkg --print-architecture)"; \
        case "${dpkgArch##*-}" in \
                amd64 | i386 | x32) extraJemallocConfigureFlags="$extraJemallocConfigureFlags --with-lg-page=12" ;; \
                *) extraJemallocConfigureFlags="$extraJemallocConfigureFlags --with-lg-page=16" ;; \
        esac; \
        extraJemallocConfigureFlags="$extraJemallocConfigureFlags --with-lg-hugepage=21"; \
        # 根據架構調整 Makefile 文件
        grep -F 'cd jemalloc && ./configure ' /usr/src/redis/deps/Makefile; \
        sed -ri 's!cd jemalloc && ./configure !&'"$extraJemallocConfigureFlags"' !' /usr/src/redis/deps/Makefile; \
        grep -F "cd jemalloc && ./configure $extraJemallocConfigureFlags " /usr/src/redis/deps/Makefile; \
        \
        # 編譯 Redis
        export BUILD_TLS=yes; \
        make -C /usr/src/redis -j "$(nproc)" all; \
        make -C /usr/src/redis install; \
        \
        # Redis
        serverMd5="$(md5sum /usr/local/bin/redis-server | cut -d' ' -f1)"; export serverMd5; \
        find /usr/local/bin/redis* -maxdepth 0 \
                -type f -not -name redis-server \
                -exec sh -eux -c ' \
                        md5="$(md5sum "$1" | cut -d" " -f1)"; \
                        test "$md5" = "$serverMd5"; \
                ' -- '{}' ';' \
                -exec ln -svfT 'redis-server' '{}' ';' \
        ; \
        \
        rm -r /usr/src/redis; \
        \
        runDeps="$( \
                scanelf --needed --nobanner --format '%n#p' --recursive /usr/local \
                        | tr ',' '\n' \
                        | sort -u \
                        | awk 'system("[ -e /usr/local/lib/" $1 " ]") == 0 { next } { print "so:" $1 }' \
        )"; \
        apk add --no-network --virtual .redis-rundeps $runDeps; \
        # 基於前面安裝卸載 .build-deps 虛擬包
        apk del --no-network .build-deps; \
        \
        redis-cli --version; \
        redis-server --version

RUN mkdir /data && chown redis:redis /data
VOLUME /data
WORKDIR /data

COPY docker-entrypoint.sh /usr/local/bin/
ENTRYPOINT ["docker-entrypoint.sh"]

EXPOSE 6379
CMD ["redis-server"]

Dockerfile 中 ENTRYPOINT 所使用的 docker-entrypoint.sh 文件內容如下。

#!/bin/sh
set -e

# 當第一個參數使用 `-f` or `--some-option` 這樣參數時
# 或以 `.conf` 結尾,
if [ "${1#-}" != "$1" ] || [ "${1%.conf}" != "$1" ]; then
  # 將第一個參數設為 redis-server, 方便後面啟動
        set -- redis-server "$@"
fi

# 當啟動程式是 'redis-server' 且 uid = 0 時, 即 Root 啟動
if [ "$1" = 'redis-server' -a "$(id -u)" = '0' ]; then
  # 1. 調整數據目錄屬主為 Redis
        find . \! -user redis -exec chown redis '{}' +
  # 2. 使用 exec su-exec 組合啟動redis-server,  會將當前 PID 傳遞給 redis-server, 並切換用戶為 redis
  #    註意: 使用 exec 後, 後面腳本將不會執行
        exec su-exec redis "$0" "$@"
fi

# 當用戶使用其它用戶啟動, 或者非 redis-server 服務啟動適時會執行如下代碼

# 修改預設許可權 為 700
um="$(umask)"
if [ "$um" = '0022' ]; then
        umask 0077
fi

# 啟動服務
exec "$@"

總結

我們從幾個案例中可以看出，Alpine 為容器做了很多量身打造的特性。比如 apk 的不使用緩存/虛擬包特性，容器構建帶來極大方便。而 apk 所包含 su-exec 包也比 sudo 更適合容器。

不僅如此，傳統鏡像精簡版鏡像的ps/netstat/ifconfig/ip/vi 等命令會被刪掉，導致後期運維困難。而僅 5M 的 Alpine 卻都自帶。傳統鏡像去安裝任何一個命令可能都要比 Alpine 本身都要大，還會增添 cve 漏洞風險，而 Alpine 幾乎無需考慮這個問題。

所以，如果沒有用到 glibc 的服務 Alpine 將是一個非常不錯的選擇。而用了 glibc 測試過相容性問題後，Alpine 也是非常不錯選擇。

作者：安樹博 青雲科技 PaaS 中間件開發工程師

從事 PaaS 中間件服務（Redis/Memcached 等）開發工作，熱衷對 NoSQL 資料庫領域內技術的學習與研究


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