Docker Bake：一種現(xiàn)代化的容器構(gòu)建方法

作者：李睿 2025-03-26 08:00:00

Docker Bake提供了一種功能強(qiáng)大的聲明性方法，以構(gòu)建具有并行處理、高效緩存和繼承的容器鏡像。

譯者 | 李睿

審校 | 重樓

雖然使用傳統(tǒng)的docker build命令構(gòu)建Docker鏡像的方法簡(jiǎn)單直接，但在處理由多個(gè)組件組成的復(fù)雜應(yīng)用程序時(shí)，這個(gè)過(guò)程可能會(huì)變得繁瑣且容易出錯(cuò)。這就是Docker Bake發(fā)揮重要作用的地方——它是一個(gè)強(qiáng)大而靈活的工具，用于組織多階段和并行的鏡像構(gòu)建。

本文將介紹Docker Bake的功能、其相對(duì)于傳統(tǒng)方法的優(yōu)勢(shì)，以及在各種開(kāi)發(fā)場(chǎng)景中使用Docker Bake的實(shí)際示例。

什么是Docker Bake？

Docker Bake是BuildKit的一個(gè)功能，允許用戶(hù)使用配置文件組織和自動(dòng)化 Docker鏡像構(gòu)建過(guò)程。

Docker Bake的主要優(yōu)勢(shì)包括：

聲明性語(yǔ)法。可以使用HCL（HashiCorp配置語(yǔ)言）、JSON或YAML（Docker Compose文件）來(lái)描述所需的結(jié)果，而不是在腳本中使用多個(gè)命令。
并行構(gòu)建。BuildKit在可能的情況下自動(dòng)并行執(zhí)行鏡像構(gòu)建。
緩存重用。在不同構(gòu)建之間高效利用緩存。
分組和有針對(duì)性的構(gòu)建。能夠定義圖像組并僅構(gòu)建當(dāng)前所需的目標(biāo)。
變量和繼承。在構(gòu)建目標(biāo)之間具有強(qiáng)大的變量系統(tǒng)和屬性繼承功能。
CI/CD 集成。輕松集成到持續(xù)集成和交付管道中。

Bake文件剖析

以下了解Bake文件的主要組成部分：

1.變量

變量允許定義可以在配置的不同部分使用的值，并且可以在運(yùn)行時(shí)輕松地重新定義：

Shell 
 variable "TAG" {
 default = "latest"
 }

 variable "DEBUG" {
 default = "false"
 }

變量可以通過(guò)字符串插值在配置的其他部分使用：${TAG}。

2.組

群組允許將多個(gè)目標(biāo)組合在一起，然后同時(shí)構(gòu)建：

Shell 
 group "default" {
 targets = ["app", "api"]
 }

 group "backend" {
 targets = ["api", "database"]
 }

3.目標(biāo)

目標(biāo)是構(gòu)建的主要單元，每個(gè)目標(biāo)定義一個(gè)Docker鏡像：

Shell 
 target "app" {
 dockerfile = "Dockerfile.app"
 context = "./app"
 tags = ["myorg/app:${TAG}"]
 args = {
 DEBUG = "${DEBUG}"
 }
 platforms = ["linux/amd64", "linux/arm64"]
 }

主要目標(biāo)參數(shù)：

dockerfile——dockerfile的路徑
context——構(gòu)建上下文
tags——圖像的標(biāo)簽
args ——傳遞給Dockerfile的參數(shù)
platforms——用于多平臺(tái)構(gòu)建的平臺(tái)
target——在Dockerfile中進(jìn)行多階段構(gòu)建的目標(biāo)
output——在哪里輸出構(gòu)建結(jié)果
cache-from和cache-to——cache設(shè)置

4.繼承

Bake最強(qiáng)大的功能之一是繼承參數(shù)的能力：

Shell 
 target "base" {
 context = "."
 args = {
 BASE_IMAGE = "node:16-alpine"
 }
 }

 target "app" {
 inherits = ["base"]
 dockerfile = "app/Dockerfile"
 tags = ["myapp/app:latest"]
 }

應(yīng)用程序目標(biāo)將繼承基中的所有參數(shù)，并用自己的參數(shù)覆蓋或補(bǔ)充它們。

5.函數(shù)

在HashiCorp配置語(yǔ)言（HCL）中，可以定義函數(shù)以實(shí)現(xiàn)更靈活的配置：

Shell 
 function "tag" {
 params = [name, version]
 result = ["${name}:${version}"]
 }

 target "app" {
 tags = tag("myapp/app", "v1.0.0")
 }

安裝和設(shè)置

Docker Bake是BuildKit的一部分，BuildKit是一個(gè)用于構(gòu)建Docker鏡像的現(xiàn)代引擎。從Docker 23.0開(kāi)始，BuildKit默認(rèn)是啟用的，所以大多數(shù)用戶(hù)不需要額外的配置。但是，如果用戶(hù)使用的是舊版本的Docker或想要確保BuildKit已經(jīng)激活，請(qǐng)按照以下的說(shuō)明進(jìn)行操作。

檢查Docker版本

確保有最新版本的Docker（23.0或更高版本）。可以使用命令檢查版本：

Plain Text 
 docker --version

如果Docker版本過(guò)時(shí)了，請(qǐng)按照官方文檔進(jìn)行更新。

激活BuildKit（適用于舊Docker版本）

對(duì)于低于Docker23.0的版本，需要手動(dòng)激活BuildKit。這可以通過(guò)以下方式之一完成：

通過(guò)環(huán)境變量：

Shell 
 export DOCKER_BUILDKIT=1

Plain Text 
 In the Docker configuration file: Edit the ~/.docker/config.json file and add the following parameters:

JSON
 {
 "features": {
 "buildkit": true
 }
}

通過(guò)命令行：當(dāng)使用docker build或docker buildx bake命令時(shí)，可以明確指定使用BuildKit：

Shell 
 DOCKER_BUILDKIT=1 docker buildx bake

安裝Docker Buildx

Docker Buildx是Docker CLI的擴(kuò)展，它為構(gòu)建鏡像提供了額外的功能，包括對(duì)多平臺(tái)構(gòu)建的支持。從Docker 20.10開(kāi)始，Buildx包含在Docker中，但為了獲得完整的功能，建議確保已經(jīng)安裝并激活它。

（1）檢查Buildx安裝

Shell 
 docker buildx version

如果沒(méi)有安裝Buildx，可以按照下面的說(shuō)明操作。

（2）安裝Buildx

For Linux:

Shell 
 mkdir -p ~/.docker/cli-plugins
 curl -sSL https://github.com/docker/buildx/releases/latest/download/buildx-linux-amd64 -o ~/.docker/cli-plugins/docker-buildx
 chmod +x ~/.docker/cli-plugins/docker-buildx

For macOS (using Homebrew):

Shell 
 brew install docker-buildx

（3）創(chuàng)建和使用Buildx生成器

在默認(rèn)情況下，Docker使用內(nèi)置的構(gòu)建器，但為了獲得完整的功能，建議創(chuàng)建一個(gè)新的構(gòu)建器：

Shell 
1 docker buildx create --use --name my-builder

檢查構(gòu)建器是否處于激活狀態(tài)：

Shell 
1 docker buildx ls

Docker Bake基礎(chǔ)知識(shí)

配置文件

Docker Bake使用的配置文件可以用HCL（默認(rèn)）、JSON或YAML格式編寫(xiě)。以下是這些文件的標(biāo)準(zhǔn)名稱(chēng)：

docker-bake.hcl
docker-bake.json

也可以使用帶有一些擴(kuò)展的docker-compose.yml。

HCL文件結(jié)構(gòu)

典型的Docker Bake配置文件的結(jié)構(gòu)如下：

Shell 
 // Defining variables
 variable "TAG" {
 default = "latest"
 }

 // Defining groups
 group "default" {
 targets = ["app", "api"]
 }

 // Defining common settings
 target "docker-metadata-action" {
 tags = ["user/app:${TAG}"]
 }

 // Defining build targets
 target "app" {
 inherits = ["docker-metadata-action"]
 dockerfile = "Dockerfile.app"
 context = "./app"
 }

 target "api" {
 inherits = ["docker-metadata-action"]
 dockerfile = "Dockerfile.api"
 context = "./api"
 }

執(zhí)行構(gòu)建

從默認(rèn)組構(gòu)建所有目標(biāo)：

Plain Text 
 docker buildx bake

建立一個(gè)特定的目標(biāo)或組：

Plain Text 
1 docker buildx bake app

傳遞變量：

Plain Text 
 TAG=v1.0.0 docker buildx bake

實(shí)例

示例1：簡(jiǎn)單的多組件應(yīng)用程序

假設(shè)有一個(gè)由Web前端、API和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)組成的應(yīng)用程序。以下是一個(gè)docker-bake.hcl文件可能的樣子：

Shell 
 variable "TAG" {
 default = "latest"
 }

 group "default" {
 targets = ["frontend", "api", "db"]
 }

 group "services" {
 targets = ["api", "db"]
 }
 
 target "base" {
  context = "."
  args = {
 BASE_IMAGE = "node:16-alpine"
 }
 }

 target "frontend" {
 inherits = ["base"]
 dockerfile = "frontend/Dockerfile"
 tags = ["myapp/frontend:${TAG}"]
 args = {
 API_URL = "http://api:3000"
 }
 }

 target "api" {
 inherits = ["base"]
 dockerfile = "api/Dockerfile"
 tags = ["myapp/api:${TAG}"]
 args = {
 DB_HOST = "db"
 DB_PORT = "5432"
 }
 }

 target "db" {
 context = "./db"
 dockerfile = "Dockerfile"
 tags = ["myapp/db:${TAG}"]
 }

示例2：多平臺(tái)構(gòu)建

Docker Bake的一個(gè)強(qiáng)大的方面是易于建立多平臺(tái)構(gòu)建：

Shell 
 variable "TAG" {
 default = "latest"
 }

 group "default" {
 targets = ["app-all"]
 }

 target "app" {
 dockerfile = "Dockerfile"
 tags = ["myapp/app:${TAG}"]
 }

 target "app-linux-amd64" {
 inherits = ["app"]
 platforms = ["linux/amd64"]
 }

 target "app-linux-arm64" {
 inherits = ["app"]
 platforms = ["linux/arm64"]
 }

 target "app-all" {
 inherits = ["app"]
 platforms = ["linux/amd64", "linux/arm64"]
 }

示例3：不同的開(kāi)發(fā)環(huán)境

Docker Bake可以很容易地管理不同環(huán)境（例如，開(kāi)發(fā)、測(cè)試和生產(chǎn)）的構(gòu)建。為此，可以使用通過(guò)命令行覆蓋的變量：

Shell 
 variable "ENV" {
 default = "dev"
 }

 group "default" {
 targets = ["app-${ENV}"]
 }

 target "app-base" {
 dockerfile = "Dockerfile"
 args = {
 BASE_IMAGE = "node:16-alpine"
 }
 }
 
 target "app-dev" {
 inherits = ["app-base"]
 tags = ["myapp/app:dev"]
 args = {
 NODE_ENV = "development"
 DEBUG = "true"
 }
 }

 target "app-stage" {
 inherits = ["app-base"]
 tags = ["myapp/app:stage"]
 args = {
 NODE_ENV = "production"
 API_URL = "https://api.stage.example.com"
 }
 }

 target "app-prod" {
 inherits = ["app-base"]
 tags = ["myapp/app:prod", "myapp/app:latest"]
 args = {
 NODE_ENV = "production"
 API_URL = "https://api.example.com"
 }
 }

要為特定環(huán)境構(gòu)建鐿像，使用以下命令：

Plain Text 
 ENV=prod docker buildx bake

高級(jí)Docker Bake功能

矩陣構(gòu)建

Docker Bake允許根據(jù)參數(shù)組合定義創(chuàng)建多個(gè)構(gòu)建變體的矩陣：

Shell 
 variable "REGISTRY" {
 default = "docker.io/myorg"
 }

 target "matrix" {
 name = "app-${platform}-${version}"
 matrix = {
 platform = ["linux/amd64", "linux/arm64"]
 version = ["1.0", "2.0"]
 }
 dockerfile = "Dockerfile"
 tags = ["${REGISTRY}/app:${version}-${platform}"]
 platforms = ["${platform}"]
 args = {
 VERSION = "${version}"
 }
 }

這段代碼將為平臺(tái)和版本的每種組合創(chuàng)建四個(gè)鏡像變體。可以使用一個(gè)命令來(lái)構(gòu)建它們。

使用外部文件和函數(shù)

Docker Bake允許使用外部文件和函數(shù)進(jìn)行更靈活的配置：

Shell 
 // Import variables from a JSON file
 variable "settings" {
 default = {}
 }

 function "tag" {
 params = [name, tag]
 result = ["${name}:${tag}"]
 }

 target "app" {
 dockerfile = "Dockerfile"
 tags = tag("myapp/app", "v1.0.0")
 args = {
 CONFIG = "${settings.app_config}"
 }
 }

然后可以傳遞一個(gè)settings文件：

Plain Text 
 docker buildx bake --file settings.json

與Docker Compose集成

Docker Bake可以與Docker Compose集成，這對(duì)現(xiàn)有項(xiàng)目來(lái)說(shuō)特別方便：

YAML 
 # docker-compose.yml
 services:
 app:
 build:
 context: ./app
 dockerfile: Dockerfile
 args:
 VERSION: "1.0"
 image: myapp/app:latest

 api:
 build:
 context: ./api
 dockerfile: Dockerfile
 image: myapp/api:latest

Shell 
 # docker-bake.hcl
 target "default" {
 context = "."
 dockerfile-inline = <<EOT
 FROM docker/compose:1.29.2
 WORKDIR /app
 COPY docker-compose.yml .
 RUN docker-compose build
 EOT
 }

條件邏輯

對(duì)于更復(fù)雜的場(chǎng)景，可以使用條件邏輯：

Shell 
 variable "DEBUG" {
 default = "false"
 }

 target "app" {
 dockerfile = "Dockerfile"
 tags = ["myapp/app:latest"]
 args = {
 DEBUG = "${DEBUG}"
 EXTRA_PACKAGES = DEBUG == "true" ? "vim curl htop" : ""
 }
 }

在CI/CD中使用Docker Bake

Docker Bake非常適合在CI/CD管道中使用。以下是一個(gè)與GitHub Actions集成的例子，在Docker Hub中使用秘密（secrets）進(jìn)行安全認(rèn)證：

Shell 
 # .github/workflows/build.yml
 name: Build and Publish

 on:
 push:
 branches: [main]
 tags: ['v*']

 jobs:
 build:
 runs-on: ubuntu-latest
 steps:
 - name: Checkout
 uses: actions/checkout@v3

 - name: Set up Docker Buildx
 uses: docker/setup-buildx-action@v2

 - name: Login to DockerHub
 uses: docker/login-action@v2
 with:
 username: ${{ secrets.DOCKERHUB_USERNAME }}
 password: ${{ secrets.DOCKERHUB_TOKEN }}

 - name: Docker Metadata
 id: meta
 uses: docker/metadata-action@v4
 with:
 images: myapp/app
 tags: |
 type=ref,event=branch
 type=ref,event=pr
 type=semver,pattern={{version}}

 - name: Build and push
 uses: docker/bake-action@v2
 with:
 files: |
 ./docker-bake.hcl
 targets: app
 push: true
 set: |
 *.tags=${{ steps.meta.outputs.tags }}

調(diào)試和監(jiān)視構(gòu)建

Docker Bake為調(diào)試構(gòu)建過(guò)程提供了幾個(gè)有用的選項(xiàng)：

查看配置而不構(gòu)建：

Plain Text 
 docker buildx bake –print

詳細(xì)的日志:

Plain Text 
 docker buildx bake --progress=plain

導(dǎo)出為JSON進(jìn)行分析：

Plain Text 
 docker buildx bake --print | jq

與其他工具的比較

Docker Bake vs. Docker Compose

特性	Docker Bake	Docker Compose
主要目的	構(gòu)建鏡像	容器管理
并行構(gòu)建	自動(dòng)	有限
矩陣構(gòu)建	是	否
繼承	強(qiáng)大的系統(tǒng)	有限 (擴(kuò)展)
多平臺(tái)	集成	否
配置格式	HCL, JSON	YAML

Docker Bake vs. Build Scripts

特性	Docker Bake	Bash/scripts
聲明性	高	低
維護(hù)的復(fù)雜性	低	高
可重用性	簡(jiǎn)單	復(fù)雜
并行性	自動(dòng)	人工
CI/CD集成	簡(jiǎn)單的	需要努力

最佳實(shí)踐

將目標(biāo)組織成邏輯組：

Shell 
 group "all" {
 targets = ["app", "api", "worker"]
 }

 group "backend" {
 targets = ["api", "worker"]
 }

將繼承用于常見(jiàn)設(shè)置：

Shell 
 target "common" {
 context = "."
 args = {
 BASE_IMAGE = "node:16-alpine"
 }
 }

 target "app" {
 inherits = ["common"]
 dockerfile = "app/Dockerfile"
 }

將復(fù)雜的配置組織到多個(gè)文件中：

Shell 
 docker buildx bake \
 -f ./common.hcl \
 -f ./development.hcl \
 app-dev

使用變量實(shí)現(xiàn)靈活性：

Shell 
 variable "REGISTRY" {
 default = "docker.io/myorg"
 }

 target "app" {
 tags = ["${REGISTRY}/app:latest"]
 }

為復(fù)雜的構(gòu)建場(chǎng)景應(yīng)用矩陣：

Shell 
 target "matrix" {
 matrix = {
 env = ["dev", "prod"]
 platform = ["linux/amd64", "linux/arm64"]
 }
 name = "app-${env}-${platform}"
 tags = ["myapp/app:${env}-${platform}"]
 }

常見(jiàn)問(wèn)題及解決方法

問(wèn)題1：緩存沒(méi)有被有效使用

解決方案

正確地組織Dockerfile，把那些變化不太頻繁的層放在文件的開(kāi)頭：

Dockerfile 
 FROM node:16-alpine

 # First copy only dependency files
 COPY package.json package-lock.json ./
 RUN npm install

 # Then copy the source code
 COPY . .

問(wèn)題2：環(huán)境變量沖突

解決方案

在Docker Bake中使用顯式值：

Shell 
 target "app" {
 args = {
 NODE_ENV = "production"
 }
 }

問(wèn)題3：難以調(diào)試構(gòu)建

解決方案

使用詳細(xì)的日志和檢查：

Plain Text 
 docker buildx bake --progress=plain --print app

結(jié)論

Docker Bake提供了一種強(qiáng)大、靈活和聲明性的方法來(lái)組織Docker鏡像構(gòu)建。它解決了團(tuán)隊(duì)在使用傳統(tǒng)構(gòu)建方法時(shí)面臨的許多問(wèn)題，特別是在復(fù)雜的多組件項(xiàng)目中。

Docker Bake的主要優(yōu)點(diǎn)：

聲明式方法
高效的緩存使用
并行和多平臺(tái)構(gòu)建
強(qiáng)大的變量和繼承系統(tǒng)
與CI/CD管道的出色集成

在工作流程中實(shí)施Docker Bake可以顯著簡(jiǎn)化和加快映像構(gòu)建過(guò)程，特別是對(duì)于使用微服務(wù)架構(gòu)或復(fù)雜多組件應(yīng)用程序的團(tuán)隊(duì)而言。

原文標(biāo)題：Docker Bake: A Modern Approach to Container Building，作者：Suleiman Dibirov

責(zé)任編輯：華軒來(lái)源： 51CTO

Docker 容器自動(dòng)化