docker构建跨平台应用（x86,arm）

1.直接从官方仓库拉去指定平台的镜像

docker pull --platform=<plartform> <image-name>:<tag>

　　例：

docker pull --platform=arm64 nginx:latest

2.打包指定平台的镜像

安装并使用 buildx

使用 builder 构建跨平台镜像

现在一些准备工作已经就绪，我们终于可以使用 builder 构建跨平台镜像了。

这里以一个 Go 程序为例，来演示如何构建跨平台镜像。

hello.go 程序如下：

package main

import (
    "fmt"
    "runtime"
)

func main() {
    fmt.Printf("Hello, %s/%s!\n", runtime.GOOS, runtime.GOARCH)
}

这个程序非常简单，执行后打印 Hello, 操作系统/CPU 架构。

Go 程序还需要一个 go.mod 文件：

module hello

go 1.20

编写 Dockerfile 内容如下：

FROM golang:1.20-alpine AS builder
WORKDIR /app
ADD . .
RUN go build -o hello .

FROM alpine:latest
WORKDIR /app
COPY --from=builder /app/hello .
CMD ["./hello"]

这是一个普通的 Dockerfile 文件，为了减小镜像大小，使用了多阶段构建。它跟构建仅支持当前平台的镜像所使用的 Dockerfile 没什么两样。

$ ls
Dockerfile go.mod     hello.go

以上三个文件需要放在同一个目录下，然后就可以在这个目录下使用 docker buildx 来构建跨平台镜像了。

$ docker buildx build --platform linux/arm64,linux/amd64 -t jianghushinian/hello-go .

docker buildx build 语法跟 docker build 一样，--platform 参数表示构建镜像的目标平台，-t 表示镜像的 Tag，. 表示上下文为当前目录。

唯一不同的是对 --platform 参数的支持，docker build 的 --platform 参数只支持传递一个平台信息，如 --platform linux/arm64，也就是一次只能构建单个平台的镜像。

而使用 docker buildx build 构建镜像则支持同时传递多个平台信息，中间使用英文逗号分隔，这样就实现了只用一条命令便可以构建跨平台镜像的功能。

执行以上命令后，我们将会得到一条警告：

WARNING: No output specified with docker-container driver. Build result will only remain in the build cache. To push result image into registry use --push or to load image into docker use --load

这条警告提示我们没有为 docker-container 驱动程序指定输出，生成结果将只会保留在构建缓存中，使用 --push 可以将镜像推送到 Docker Hub 远程仓库，使用 --load 可以将镜像保存在本地。

这是因为我们新创建的 mybuilder 是启动了一个容器来运行 BuildKit，它并不能直接将构建好的跨平台镜像输出到本机或推送到远程，必须要用户来手动指定输出位置。

我们可以尝试指定 --load 将镜像保存的本地主机。

$ docker buildx build --platform linux/arm64,linux/amd64 -t jianghushinian/hello-go . --load
[+] Building 0.0s (0/0)
ERROR: docker exporter does not currently support exporting manifest lists

结果会得到一条错误日志。看来它并不支持直接将跨平台镜像输出到本机，这其实是因为传递了多个 --platform 的关系，如果 --platform 只传递了一个平台，则可以使用 --load 将构建好的镜像输出到本机。

那么我们就只能通过 --push 参数将跨平台镜像推送到远程仓库了。不过在此之前需要确保使用 docker login 完成登录。

$ docker buildx build --platform linux/arm64,linux/amd64 -t jianghushinian/hello-go . --push

现在登录 Docker Hub 就可以看见推送上来的跨平台镜像了。

我们也可以使用 imagetools 来检查跨平台镜像的 manifest 信息。

$ docker buildx imagetools inspect jianghushinian/hello-go
Name:      docker.io/jianghushinian/hello-go:latest
MediaType: application/vnd.docker.distribution.manifest.list.v2+json
Digest:    sha256:51199dadfc55b23d6ab5cfd2d67e38edd513a707273b1b8b554985ff562104db

Manifests:
  Name:      docker.io/jianghushinian/hello-go:latest@sha256:8032a6f23f3bd3050852e77b6e4a4d0a705dfd710fb63bc4c3dc9d5e01c8e9a6
  MediaType: application/vnd.docker.distribution.manifest.v2+json
  Platform:  linux/arm64

  Name:      docker.io/jianghushinian/hello-go:latest@sha256:fd46fd7e93c7deef5ad8496c2cf08c266bac42ac77f1e444e83d4f79d58441ba
  MediaType: application/vnd.docker.distribution.manifest.v2+json
  Platform:  linux/amd64

可以看到，这个跨平台镜像包含了两个目标平台的镜像，分别是 linux/arm64 和 linux/amd64。

我们分别在 Apple M2 芯片平台和 Linux x86 平台来启动这个 Docker 镜像看下输出结果。

$ docker run --rm jianghushinian/hello-go
Hello, linux/arm64!
$ docker run --rm jianghushinian/hello-go
Hello, linux/amd64!

至此，我们使用 builder 完成了跨平台镜像的构建。

使用交叉编译

以上演示的构建跨平台镜像过程就是利用 QEMU 的能力，因为 Go 语言的交叉编译非常简单，所以我们再来演示一下如何使用交叉编译来构建跨平台镜像。

我们只需要对 Dockerfile 文件进行修改：

FROM --platform=$BUILDPLATFORM golang:1.20-alpine AS builder
ARG TARGETOS
ARG TARGETARCH
WORKDIR /app
ADD . .
RUN GOOS=$TARGETOS GOARCH=$TARGETARCH go build -o hello .

FROM --platform=$TARGETPLATFORM alpine:latest
WORKDIR /app
COPY --from=builder /app/hello .
CMD ["./hello"]

其中 BUILDPLATFORM、TARGETOS、TARGETARCH、TARGETPLATFORM 四个变量是 BuildKit 提供的全局变量，分别表示构建镜像所在平台、操作系统、架构、构建镜像的目标平台。

在构建镜像时，BuildKit 会将当前所在平台信息传递给 Dockerfile 中的 BUILDPLATFORM 参数（如 linux/arm64）。

通过 --platform 参数传递的 linux/arm64,linux/amd64 镜像目标平台列表会依次传递给 TARGETPLATFORM 变量。

而 TARGETOS、TARGETARCH 两个变量在使用时则需要先通过 ARG 进行声明，BuildKit 会自动为其赋值。

在 Go 程序进行编译时，可以通过 GOOS 环境变量指定目标操作系统，通过 GOARCH 环境变量指定目标架构。

所以这个 Dockerfile 所表示的含义是：首先拉取当前构建镜像所在平台的 golang 镜像，然后使用交叉编译构建目标平台的 Go 程序，最后将构建好的 Go 程序复制到目标平台的 alpine 镜像。

最终我们会通过交叉编译得到一个跨平台镜像。

笔记：通过 FROM --platform=$BUILDPLATFORM image 可以拉取指定平台的镜像，由此我们可以知道，其实 golang 和 alpine 镜像都是支持跨平台的。

构建镜像命令不变：

$ docker buildx build --platform linux/arm64,linux/amd64 -t jianghushinian/hello-cross-go . --push

启动镜像后输出结果不变：

$ docker run --rm jianghushinian/hello-cross-go
Hello, linux/arm64!
$ docker run --rm jianghushinian/hello-cross-go
Hello, linux/amd64!

至此，我们利用 Go 语言的交叉编译完成了跨平台镜像的构建。

平台相关的全局变量

关于上面提到的几个全局变量，BuildKit 后端预定义了一组 ARG 全局变量（共 8 个）可供使用，其定义和说明如下：

使用示例如下：

# 这里可以直接使用 TARGETPLATFORM 变量
FROM --platform=$TARGETPLATFORM alpine

# 稍后的 RUN 命令想要使用变量必须提前用 ARG 进行声明
ARG TARGETPLATFORM

RUN echo "I'm building for $TARGETPLATFORM"

删除 builder

我们已经实现了使用 builder 构建跨平台镜像。如果现在你想要恢复环境，删除新建的 builder。则可以使用 docker buildx rm mybuilder 命令来完成。

$ docker buildx rm mybuilder
mybuilder removed

跟随 mybuilder 启动的 buildx_buildkit_mybuilder0 容器也会随之被删除。

现在再使用 docker buildx ls 命令查看构建器列表，已经恢复成原来的样子了。

$ docker buildx ls
NAME/NODE       DRIVER/ENDPOINT STATUS  BUILDKIT PLATFORMS
default *       docker
  default       default         running 20.10.21 linux/arm64, linux/amd64, linux/riscv64, linux/ppc64le, linux/s390x, linux/386, linux/arm/v7, linux/arm/v6
desktop-linux   docker
  desktop-linux desktop-linux   running 20.10.21 linux/arm64, linux/amd64, linux/riscv64, linux/ppc64le, linux/s390x, linux/386, linux/arm/v7, linux/arm/v6

功能清单

除了前文介绍的几个 buildx 常用命令，更多功能可以通过 --help 参数进行查看。

$ docker buildx --help

Usage:  docker buildx [OPTIONS] COMMAND

Extended build capabilities with BuildKit

Options:
      --builder string   Override the configured builder instance

Management Commands:
  imagetools  Commands to work on images in registry

Commands:
  bake        Build from a file
  build       Start a build
  create      Create a new builder instance
  du          Disk usage
  inspect     Inspect current builder instance
  ls          List builder instances
  prune       Remove build cache
  rm          Remove a builder instance
  stop        Stop builder instance
  use         Set the current builder instance
  version     Show buildx version information

Run 'docker buildx COMMAND --help' for more information on a command.

如 stop、rm 可以管理 builder 的生命周期。每条子命令又可以使用 docker buildx COMMAND --help 方式查看使用帮助，感兴趣的同学可以自行学习。

总结