Контейнеризация программного обеспечения стала одним из ключевых элементов современной разработки и автоматизации процессов доставки приложений. С момента появления Docker в 2013 году и последующего выхода BuildKit в 2018 году, инструменты для сборки и развертывания контейнеров претерпели значительные изменения. Однако даже с учетом всех улучшений BuildKit сохраняет ряд ограничений, которые усложняют процесс и снижают эффективность. Недавнее предложение от инженерной команды ReadWriteExecute предлагает новый путь построения контейнерных образов, который обещает существенно ускорить сборки и упростить конфигурацию Dockerfile. Рассмотрим ключевые моменты этого новаторского подхода и его преимущества для разработчиков и организаций, использующих контейнерные технологии в своих рабочих процессах.
Традиционная проблема с билд контекстом копированием На сегодняшний день большинство Docker-сборок начинают с загрузки всего репозитория проекта в так называемый билд контекст. Для крупных проектов, содержащих сотни мегабайт исходного кода и артефактов, этот этап становится узким местом, существенно затормаживающим процесс сборки. Кроме того, при использовании удаленных билд систем, таких как Depot, выгрузка всего репозитория на машину сборки, а затем еще и в удаленный контекст — это неэффективно и дублирует операции. Введение нового подхода предлагает отказаться от полной загрузки репозитория в билд контекст заранее. Вместо этого копирование исходников происходит уже внутри билдера, что снижает объем передаваемых данных и сокращает время начала процесса сборки.
Такой метод возможен и в BuildKit, однако не является стандартом или рекомендуемой практикой. Отказ от использования COPY . . в Dockerfile позволит устранить избыточную передачу файлов и повысить скорость. Сложности порядка команд COPY и RUN Классическая методика построения Docker образов требует особо аккуратного расположения команд COPY и RUN для максимизации кеширования.
Если происходит кеш-промах (cache miss) на одном из этапов, все последующие слои перестраиваются заново. Это вынуждает разработчиков методично вытягивать отдельные файлы из контекста и копировать их порциями, чтобы эффективно использовать кеширование. Такой подход не только трудозатратен, но и усложняет понимание и сопровождение Dockerfile. Предлагаемая концепция меняет парадигму: весь репозиторий уже доступен в образе с самого начала, а при выполнении команд указывается только набор файлов, который влияет на кеширование. Более того, выполнение команд происходит в изолированной среде, где доступны только необходимые файлы.
Такой метод значительно снижает количество кеш-промахов и улучшает предсказуемость сборок. Такое решение заменяет сложные цепочки COPY и RUN разовыми командами с четко определенной зоной влияния на кеш. Мультистейдж билды: упрощение и повышение эффективности Использование мультистейдж билдов предназначено для решения двух основных задач: параллелизация сборки с независимыми кешами и отделение этапов сборки от финального образа, чтобы не включать в него лишние зависимости. Однако, практика показывает, что мультистейдж сборки часто создают лишнюю сложность из-за необходимости вручную копировать файлы между стадиями. Это приводит к тому, что данный инструмент используется гораздо реже, чем мог бы быть полезен.
Новый подход предлагает объединять мультистейдж сборки, избавляя от необходимости точного определения копируемых файлов между этапами. При редких конфликтах файлов возможны варианты решения — либо выдавать ошибку, либо разрешать конфликт, оставляя в итоге последний записанный файл. Это упрощает процесс и способствует более широкому применению мультистейдж билдов, позволяя использовать параллелизацию и независимость кешей без лишней возни. Расширенное использование кеша и реестр как источник правды Оптимизация кеширования является важным аспектом эффективных билдов. Текущие методы, такие как использование параметра --cache-from, позволяют лишь частично использовать кеш с предыдущих образов.
Обычно кеш строится на основе отдельного образа, что ограничивает возможности его повторного использования. Новая концепция расширяет использование кеша на весь реестр, превращая его в единую базу знаний о выполненных стадиях сборки. Это означает, что любой слой когда-либо собранного образа доступен для создания кеш-Хитов даже на разных машинах и окружениях. Такой подход значительно сокращает время сборки при масштабировании приложений и улучшает совместную работу команд. Отказ от стандартного сжатия слоев и влияние на скорость Docker по умолчанию сжимает слои образов с помощью gzip, что снижает объем хранимых данных, но с другой стороны, значительно замедляет процесс передачи данных, особенно внутри высокоскоростных облачных инфраструктур.
Проведенные исследования показывают, что сжатие даже с минимальным уровнем компрессии уступает по скорости передаче данных сетевым каналам. Исходя из этого, предлагается отказаться от сжатия слоев по умолчанию. Такой подход сохранит время на передачу и распаковку слоев без значительного влияния на расходы хранения в рамках облачной инфраструктуры. При передаче за пределы облака или на низкоскоростные каналы сжатие может оставаться актуальным, но в общем случае оно больше не будет тормозом. Удобство синтаксиса и работа с командными сценариями Одним из мелких, но значимых неудобств традиционного Dockerfile является необходимость писать все команды RUN в одну строку с помощью &&, разбивая их с помощью символа \.
Это усложняет восприятие и сопровождение сложных скриптов внутри Dockerfile. В новой модели предлагается поддержку многострочных скриптов и гибкую настройку оболочки для команд внутри образа. Это повысит читаемость Dockerfile, упростит отладку и снизит вероятность ошибок при написании сопутствующих конфигураций. Такой шаг улучшает опыт разработчиков и способствует более широкому использованию контейнеров. Экспериментальные результаты и перспективы развития Уже создан прототип данной технологии на базе RWX-рантайма, который демонстрирует существенное ускорение сборок и удобство конфигурации.
Опыт использования прототипа подтвердил преимущества нового подхода — сниженное время сборки, упрощение Dockerfile, улучшенное кеширование и повышение производительности на всех этапах. Для инженеров и команд, заинтересованных в раннем доступе к инновациям, готова программа сотрудничества с разработчиком идеи — Дэном Мангесом через электронную почту и социальные сети. Внедрение новых стандартов построения контейнерных образов имеет потенциал изменить устоявшиеся практики DevOps и CI/CD, повысив эффективность и ускорив доставку программного обеспечения. Заключение Контейнерные технологии продолжают развиваться и становиться основой для масштабируемых и гибких инфраструктур. Новый способ построения образов, предложенный командой ReadWriteExecute, имеет все шансы стать значимым прорывом.
Он направлен на устранение главных проблем современного процесса сборки: излишней загрузки билд контекста, сложностей с кешированием и копированием файлов, медленной передачи данных из-за сжатия, а также неудобного синтаксиса конфигурационных файлов. Принятие этой модели предоставит разработчикам и DevOps-инженерам более быстрые, надежные и простые в обслуживании инструменты. Это особенно актуально в эпоху постоянно растущих и усложняющихся проектов и повышенного спроса на автоматизацию и ускорение процессов доставки софта. Будущее контейнеризации за инновациями подобного рода, которые смогут привлечь внимание всего сообщества и изменить подходы к разработке и внедрению программных решений.
