使用 Docker Buildx 构建多种系统架构镜像

Docker Buildx 是一个 docker CLI 插件，其扩展了 docker 命令，支持 Moby BuildKit 提供的功能。提供了与 docker build 相同的用户体验，并增加了许多新功能。
BuildKit 是下一代的镜像构建组件，主要特点有很多，本文主要使用其可以编译多种系统架构的特性。
网址：https://github.com/moby/buildkit
需要注意的是，该功能仅适用于 Docker v19.03+ 版本。

本文将讲解如何使用 Buildx 构建多种系统架构的镜像。
在开始之前，已经默认你在 Linux 系统（各大发行版）下安装好了 64 位的 Docker。
在写本文时，Docker 最新版本号是 19.03.13。

$ docker version

Client: Docker Engine - Community
 Version:           19.03.13
 API version:       1.40
 Go version:        go1.13.15
 Git commit:        4484c46d9d
 Built:             Wed Sep 16 17:03:45 2020
 OS/Arch:           linux/amd64
 Experimental:      true

Server: Docker Engine - Community
 Engine:
  Version:          19.03.13
  API version:      1.40 (minimum version 1.12)
  Go version:       go1.13.15
  Git commit:       4484c46d9d
  Built:            Wed Sep 16 17:02:21 2020
  OS/Arch:          linux/amd64
  Experimental:     false
 containerd:
  Version:          1.3.7
  GitCommit:        8fba4e9a7d01810a393d5d25a3621dc101981175
 runc:
  Version:          1.0.0-rc10
  GitCommit:        dc9208a3303feef5b3839f4323d9beb36df0a9dd
 docker-init:
  Version:          0.18.0
  GitCommit:        fec3683

1. 启用 Buildx

buildx 命令属于实验特性，因此首先需要开启该特性。
上面的查看 Docker 版本返回的内容中，如果出现Experimental: true字样就代表已经开启该特性了。下面的这一步骤就可以省略。
编辑 ~/.docker/config.json 文件，新增如下内容（以下的演示适用于事先不存在 .docker 目录的情况下）

$ mkdir ~/.docker
$ cat > ~/.docker/config.json <<EOF
{
"experimental": "enabled"
}
EOF

Linux/macOS 下或者通过设置环境变量的方式（不推荐）：

$ export DOCKER_CLI_EXPERIMENTAL=enabled

2. 新建 builder 实例

在 Docker 19.03+ 版本中可以使用 docker buildx build 命令使用 BuildKit 构建镜像。该命令支持 --platform 参数可以同时构建支持多种系统架构的 Docker 镜像，大大简化了构建步骤。

由于 Docker 默认的 builder 实例不支持同时指定多个 --platform ，我们必须首先创建一个新的 builder 实例。

$ docker buildx create --name mybuilder --driver docker-container

返回新的 builder 实例名，为「mybuilder」

mybuilder

使用新创建好的 builder 实例

$ docker buildx use mybuilder

查看已有的 builder 实例

$ docker buildx ls
NAME/NODE    DRIVER/ENDPOINT             STATUS   PLATFORMS
mybuilder *  docker-container
  mybuilder0 unix:///var/run/docker.sock inactive 
default      docker
  default    default                     running  linux/amd64, linux/386

Docker 在 linux/amd64 系统架构下是不支持 arm 架构镜像，因此我们可以运行一个新的容器（emulator）让其支持该特性，Docker 桌面版则无需进行此项设置。
方法一：

$ docker run --rm --privileged docker/binfmt:a7996909642ee92942dcd6cff44b9b95f08dad64

注：docker/binfmt 可以参考网址：https://hub.docker.com/r/docker/binfmt/tags 获取最新镜像

方法二（推荐）：

$ docker run --rm --privileged tonistiigi/binfmt --install all

去参考网址：https://hub.docker.com/r/tonistiigi/binfmt 获取最新镜像。目前（2021/04/20 更新）的 Qemu version: 5.0.0

3. 新建 Dockerfile 文件

要想构建多种系统架构的镜像，还需要一个支持的 Dockerfile 文件。
以下是一个示例的 Dockerfile 文件。
参考链接：https://github.com/teddysun/across/blob/master/docker/kms/Dockerfile.architecture

该 Dockerfile 文件内容如下：

FROM --platform=$TARGETPLATFORM alpine:latest AS builder
WORKDIR /root
RUN apk add --no-cache git make build-base && \
    git clone --branch master --single-branch https://github.com/Wind4/vlmcsd.git && \
    cd vlmcsd/ && \
    make

FROM --platform=$TARGETPLATFORM alpine:latest
LABEL maintainer="Teddysun <[email protected]>"

COPY --from=builder /root/vlmcsd/bin/vlmcsd /usr/bin/vlmcsd
EXPOSE 1688
CMD [ "vlmcsd", "-D", "-e" ]

$TARGETPLATFORM 是内置变量，由 --platform 参数来指定其值。
由于是基于 alpine 的镜像来制作的，而 alpine 是支持以下 7 种系统架构的，因此我们制作的镜像也就跟着支持这 7 种系统架构。

linux/amd64, linux/arm/v6, linux/arm/v7, linux/arm64, linux/386, linux/ppc64le, linux/s390x

更友好一点的架构名称如下：

amd64, arm32v6, arm32v7, arm64v8, i386, ppc64le, s390x

这里穿插一句吐槽。
简单统计了一下，ARM 的系统架构有如下各种简称：

arm64, armv8l, arm64v8, aarch64
arm, arm32, arm32v7, armv7, armv7l, armhf
arm32v6, armv6, armv6l, arm32v5, armv5,  armv5l, armel, aarch32

看完了是不是很想打人？
而对比 Intel 和 AMD 的就简单多了：

x86, 386, i386, i686
x86_64, x64, amd64

4. 构建镜像

先来本地构建一个。

git clone 刚才的示例 Dockerfile 文件，并进入其目录下

$ cd ~ && git clone https://github.com/teddysun/across.git && cd across/docker/kms/

在本地构建支持 7 种 platform 的镜像

$ docker buildx build --platform linux/amd64,linux/arm/v6,linux/arm/v7,linux/arm64,linux/ppc64le,linux/s390x,linux/386 -t teddysun/kms -o type=local,dest=.docker -f ./Dockerfile.architecture .

docker buildx build 的具体参数含义，参考下面的官方文档
https://docs.docker.com/engine/reference/commandline/buildx_build/

做完上面的那一步，实际上是把构建好的镜像放在了本地路径下。
此时我们再来查看一下已有的 builder 实例。

$ docker buildx ls
NAME/NODE    DRIVER/ENDPOINT             STATUS  PLATFORMS
mybuilder *  docker-container                    
  mybuilder0 unix:///var/run/docker.sock running linux/amd64, linux/arm64, linux/riscv64, linux/ppc64le, linux/s390x, linux/386, linux/arm/v7, linux/arm/v6
default      docker                              
  default    default                     running linux/amd64, linux/386

你会发现 mybuilder 下存在 8 种支持的架构（riscv64 目前还用不上，但是已经支持）。

此时查看一下 docker image 的运行情况，会发现存在一个名为 buildx_buildkit_mybuilder0 的容器在运行。
这是刚才在本地构建时，自动创建的，切记不要将其停止，也不要删除。

$ docker ps -as
CONTAINER ID        IMAGE                           COMMAND           CREATED             STATUS              PORTS             NAMES                        SIZE
be753fa16090        moby/buildkit:buildx-stable-1   "buildkitd"       15 minutes ago      Up 15 minutes                         buildx_buildkit_mybuilder0   0B (virtual 78.6MB)

再来构建一个多系统架构镜像，并将构建好的镜像推送到 Docker 仓库（也就是 hub.docker.com）。

在此操作之前，你需要事先注册一个账号（演示过程省略），并登录。
登录命令如下：

$ docker login

输入你的用户名和密码即可登录。

注意，以下演示的命令中 tag 的前面是我的用户名 teddysun，如果你想制作自己的镜像，请自行替换为你自己的用户名。
使用 --push 参数构建好的镜像推送到 Docker 仓库。
此时仍然是在刚才的 ~/across/docker/kms 目录下，文件 Dockerfile.architecture 是为多系统架构构建准备的。
命令如下：

$ docker buildx build --platform linux/386,linux/amd64,linux/arm/v6,linux/arm/v7,linux/arm64,linux/ppc64le,linux/s390x -t teddysun/kms --push -f ./Dockerfile.architecture .

命令执行成功后，你就会在 Docker Hub 看到你上传的镜像啦。示例图如下：