Caching und Multistage

Ziel

In diesem Projekt geht es um den Cache und Multistage-Builds. Dazu werden wir auf dem zuvor geschriebenen Dockerfile und der Anwendung aufbauen.

Hilfsmittel

Versuchen Sie zuerst, die unten stehenden Aufgaben mit Hilfe der Folien und des Cheatsheets zu lösen.
Sollten Sie dabei Probleme haben, finden Sie bei jeder Aufgabe einen ausklappbaren Block, in dem der Lösungsweg beschrieben wird.

Vorbereitung

Stellen Sie sicher, dass Sie sich immernoch im Ordner mein-erstes-image aus dem vorherigen Hands-On befinden.

Aufgabe 1 - Layer und Caching

1.1: Bauen mit Cache

Bauen Sie das Image erneut und beobachten Sie die Ausgabe.
Für alle Layer wird der Cache verwendet. Es wird nichts erneut gebaut.

Lösung (Klicken Sie auf den Pfeil, falls Sie nicht weiterkommen)

Führen Sie erneut
```
docker build -t demo01 .
```
aus.

Die Ausgabe enthält bei jedem Layer Using cache, z.B.:

Step 7/7 : CMD ["python3", "app.py"]
---> Using cache
---> 6cf268ef7e57

1.2: Cache-busting in app.py

Verändern Sie in app.py den String "Web App with Python Flask!".
Bauen Sie das Image erneut.
Betrachten Sie die Ausgabe. Für Schritt 8 und 10 konnte nun nicht mehr der Cache verwendet werden.

Lösung (Klicken Sie auf den Pfeil, falls Sie nicht weiterkommen)

Verändern Sie den Rückgabewert in Zeile 7 in app.py zu:
```
    return 'Hello World from Docker demo'
```
Führen Sie erneut docker build -t demo01 . aus.

Die Ausgabe enthält nun bei Schritt 8 und 10 nicht mehr Using cache, z.B.:

Step 8/10 : COPY app.py .
---> f4ca72925a43
.
.
.
.
Step 10/10 : CMD ["python3", "app.py"]
---> Running in 4c2e3a45933b

Die Layer mussten erneut gebaut werden.

1.3: Cache-busting durch neue Systemabhängigkeiten

Fügen Sie zu den bisherigen Systemabhängigkeiten python3 und python3-pip noch ein weiteres Paket nano hinzu.
Bauen Sie das Image erneut.
Der Build dauert nun wieder länger, da die Systemabhängigkeiten erneut installiert werden müssen und der Cache nicht mehr verwendet werden konnte.

Lösung (Klicken Sie auf den Pfeil, falls Sie nicht weiterkommen)

Ändern Sie das Dockerfile zu:

    [...]
    RUN apt-get update && apt-get install -y \
        python3 \
        python3-pip \
        nano \
    && rm -rf /var/lib/apt/lists/*
    [...]

Führen Sie erneut
```
docker build -t demo01 .
```
aus.
Die Layer mussten erneut gebaut werden.

Aufgabe 2 - Multistage-Build

2.1: requirements.dev.txt anlegen

Erstellen Sie eine Datei requirements.dev.txt mit dem Inhalt:

pylint
pytest

2.2: Dockerfile zu Multistage-Build erweitern

Wir wollen nun, basierend auf dem bisherigen, minimalen Image, weitere Entwicklungsabhängigkeiten installieren. Mit diesen könnte man in einer CI/CD-Pipeline Unit-/Integration-Tests und Code-Linting umsetzen. Die Abhängigkeiten sollen aber nicht im bisherigen, minimalen Image enthalten sein.

Geben Sie der bisherigen Stage einen Namen.

Lösung (Klicken Sie auf den Pfeil, falls Sie nicht weiterkommen)

Ändern Sie das Dockerfile zu:

    FROM ubuntu:20.04 as runtime

    RUN apt-get update && apt-get install -y \
    [...]

Erstellen Sie eine zweite Stage, die ,basierend auf der ersten Stage, weitere Abhängigkeiten aus der requirement.dev.txt installiert. Beachten Sie hierbei, dass vorher der User auf root und danach wieder auf app-runner gesetzt werden muss, da nur der Root-User die Rechte für die Installationen hat.

Lösung (Klicken Sie auf den Pfeil, falls Sie nicht weiterkommen)

Ändern Sie das Dockerfile zu:

    [...]
    CMD ["python3", "app.py"]

    ## Zweite Stage
    FROM runtime as dev_environment

    USER root
    COPY requirements.dev.txt .
    RUN python3 -m pip install -r requirements.dev.txt

    USER app-runner

2.3: Multistage-Build bauen

Bauen Sie nun beide Stages.

Lösung (Klicken Sie auf den Pfeil, falls Sie nicht weiterkommen)

Wenn Sie alle Stages bauen möchten, können Sie das, wie bisher, mit folgendem Befehl tun:
```
docker build -t demo01_dev .
```

Bauen Sie nun nur die erste Stage.

Lösung (Klicken Sie auf den Pfeil, falls Sie nicht weiterkommen)

Bauen Sie die erste Stage mit dem Namen runtime, wie folgt:
```
docker build -t demo01 --target runtime .
```

Sie haben nun erfolgreich mit dem Cache und Multistage-Builds gearbeitet. Durch die Einbeziehung des Caches in den Erstellungsprozesses eines Dockerfiles lässt sich die Build-Zeit erheblich minimieren. Multistage-Builds eignen sich hervorragend um die Image-Größe zu minimieren.