容器化 | 使用 Alpine 构建 Redis 镜像

上一期我们介绍了几种常见的构建镜像方式，并给出了功能对比、决策树等作为选型参考。本期我们将演示如何使用 Alpine 构建一个 Redis 镜像。

Alpine 系统使用 apk 包管理工具，文中相关 apk 使用技巧不再赘述。
我们将构建镜像 Dockerfile 中的几个部分单独讲解，最后提供一个完整的 Demo。重点在如何使用 Alpine，Redis 镜像构建步骤此文不详细介绍。

文章大纲：

1. 更换镜像源
2. 构建镜像所需软件
3. 启动服务
4. 调整时区
5. 包含 1- 4 的完整镜像构建 Demo

更换镜像源

首先，为了在本地更流畅的部署，可以更换更流畅的镜像源。我们这里将 apk 的软件包镜像源修改为中科大镜像源。

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

构建镜像所需软件

构建镜像时，只一些只有构建时才需要的文件/软件。比如 gcc 只有编译时候才会用到；wget 用于下载文件；传统 yum/apt 需要用完后手动卸载软件和依赖，还要自己清理临时文件。而 Alpine 的 apk 可以用起来更方便。

• --no-cache:不使用缓存目录缓存，装完也不保留缓存。
• --virtual .build-deps:不真实安装，将软件安装到虚拟包 .build-deps 中，方便 del 时一口气卸载所有包。
• --no-network:不使用网络。

RUN set -eux; \
    \
    apk add --no-cache --virtual .build-deps \
        coreutils \
        wget \
        dpkg-dev dpkg \
        gcc \
        linux-headers \
        make \
        musl-dev \
        openssl-dev ;\
    #########################################
    #
    #  构建部分
    #
    #########################################
    apk del --no-network .build-deps;

启动服务

通常我们启动镜像前需要使用 shell 调整下启动状态，做准备。比如：生成配置文件，检查路径挂载等等。然后再拉起服务，但会遇到两个问题： 

1. 普通用户权限不够，必须启动 root ，但使用 root 启动服务又不安全。
2. 使用 shell 启动进程会导致 shell 进程本身 PID 为 1。而我们所启动服务 PID 不是 1，这就会导致服务本身接收不到 SIGTERM 信号而正常关闭。

解决方案

1. 使用su-exec 指定特定权限。

   • 这需要使用 apk 命令安装，下面有示例。
   • 需要提前创建好相应账号。

2. 使用 exec 命令将启动的服务进程替换当前进程，从而将 PID=1 传递给服务进程。

   说明: 这里使用 su-exec 而不使用 sudo 的原因是传统 sudo 会新创建出一个进程运行服务，导致 PID 不能为 1，进而导致无法接收到 signal 信号而正常关闭服务。

示例

Dockerfile 内容如下：

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

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

/usr/bin/entrypoint.sh 内容如下：

#!/bin/sh
set -e
 
############################################################
#
# 启动准备脚本内容
#
############################################################
 
# 最终启动命令
exec su-exec redis redis-server "$@"

调整时区

由于 Alpine 系统的时区是 UTC，作者需要设置为上海。可以用如下方式调整时区。

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

如果对镜像精简要求比较高，可以调整时区后，删除时区软件包，这也会导致以后很难再修改时区。

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

完整 Demo

我们将以上部分整理为一个完整的 Redis 镜像构建 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

# 改为中科大镜像源
RUN sed -i 's/dl-cdn.alpinelinux.org/mirrors.ustc.edu.cn/g' /etc/apk/repositories

# 调整时区
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

# 编译 Redis 相关镜像
RUN set -eux; \
        \
        # 使用 --virtual 将软件包虚拟安装到 .build-deps 空间下, 之后会被打包
        # 使用 --no-cache 不会留下缓存文件
        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 的保护模式
        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 *,.*[)],$' /usr/src/redis/src/config.c; \
        \
        # 获取CPU架构
        gnuArch="$(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"; \
        # 根据架构调整 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 $extraJemallocConfigureFlags " /usr/src/redis/deps/Makefile; \
        \
        # 编译 Redis
        export BUILD_TLS=yes; \
        make -C /usr/src/redis -j "$(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; \
        # 基于前面安装卸载 .build-deps 虚拟包
        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 文件内容如下。

#!/bin/sh
set -e

# 当第一个参数使用 `-f` or `--some-option` 这样参数时
# 或以 `.conf` 结尾,
if [ "${1#-}" != "$1" ] || [ "${1%.conf}" != "$1" ]; then
  # 将第一个参数设为 redis-server, 方便后面启动
        set -- redis-server "$@"
fi

# 当启动程序是 'redis-server' 且 uid = 0 时, 即 Root 启动
if [ "$1" = 'redis-server' -a "$(id -u)" = '0' ]; then
  # 1. 调整数据目录属主为 Redis
        find . \! -user redis -exec chown redis '{}' +
  # 2. 使用 exec su-exec 组合启动redis-server,  会将当前 PID 传递给 redis-server, 并切换用户为 redis
  #    注意: 使用 exec 后, 后面脚本将不会执行
        exec su-exec redis "$0" "$@"
fi

# 当用户使用其它用户启动, 或者非 redis-server 服务启动适时会执行如下代码

# 修改默认权限 为 700
um="$(umask)"
if [ "$um" = '0022' ]; then
        umask 0077
fi

# 启动服务
exec "$@"

总结

我们从几个案例中可以看出，Alpine 为容器做了很多量身打造的特性。比如 apk 的不使用缓存/虚拟包特性，容器构建带来极大方便。而 apk 所包含 su-exec 包也比 sudo 更适合容器。

不仅如此，传统镜像精简版镜像的ps/netstat/ifconfig/ip/vi 等命令会被删掉，导致后期运维困难。而仅 5M 的 Alpine 却都自带。传统镜像去安装任何一个命令可能都要比 Alpine 本身都要大，还会增添 cve 漏洞风险，而 Alpine 几乎无需考虑这个问题。

所以，如果没有用到 glibc 的服务 Alpine 将是一个非常不错的选择。而用了 glibc 测试过兼容性问题后，Alpine 也是非常不错选择。

作者：安树博 青云科技 PaaS 中间件开发工程师

从事 PaaS 中间件服务（Redis/Memcached 等）开发工作，热衷对 NoSQL 数据库领域内技术的学习与研究