构建缓存策略

Docker 构建缓存可显著加速重复构建，下面介绍缓存原理与优化策略。

缓存原理

层缓存机制

FROM ubuntu:22.04  # 层1：基础镜像（缓存）
RUN apt-get update  # 层2：更新包（缓存）
COPY package.json ./  # 层3：拷贝文件（文件变化破坏缓存）
RUN npm install  # 层4：安装依赖（层3缓存失效时重建）
COPY . .  # 层5：拷贝代码（代码变化破坏缓存）

某层缓存失效后，后续所有层都重建。

缓存判断

Docker 按以下顺序判断缓存：

1. 指令相同
2. 内容相同（文件内容、参数值）
3. 前一层缓存有效

优化策略

按变化频率排序

# 推荐：变化少的指令在前
FROM node:18
WORKDIR /app
COPY package*.json ./  # 变化少
RUN npm install  # 依赖变化才重建
COPY . .  # 代码经常变化
RUN npm run build

# 错误：变化多的在前
FROM node:18
COPY . .  # 代码变化破坏后续所有缓存
RUN npm install  # 每次都重建
COPY package*.json ./

依赖与代码分离

# 分离依赖和代码
FROM node:18
WORKDIR /app

# 先拷贝依赖文件
COPY package*.json ./
RUN npm ci --only=production  # 仅依赖变化时重建

# 再拷贝代码
COPY . .
RUN npm run build  # 代码变化不影响依赖

缓存失效场景

强制重建

# 禁用缓存
docker build --no-cache -t my-app .

# 特定指令失效
# Dockerfile 中某指令变化，后续全部重建

基础镜像更新

# 基础镜像更新破坏所有缓存
FROM node:18  # 新版本发布后重建所有层

BuildKit 缓存

# 启用 BuildKit
export DOCKER_BUILDKIT=1

# 使用缓存挂载
RUN --mount=type=cache,target=/root/.npm \
    npm install

# 缓存持久化，跨构建复用

BuildKit 特性

# syntax=docker/dockerfile:1
FROM node:18

# 缓存挂载
RUN --mount=type=cache,target=/root/.npm \
    npm ci --only=production

# 安全密钥挂载
RUN --mount=type=secret,id=apikey \
    cat /run/secrets/apikey

多阶段缓存

# 构建阶段缓存
FROM golang:1.21 AS builder
WORKDIR /app
COPY go.mod go.sum ./
RUN go mod download  # 缓存依赖下载

COPY . .
RUN go build  # 代码变化不影响下载

# 运行阶段
FROM alpine:3.18
COPY --from=builder /app/myapp .

监控缓存

# 查看缓存使用
docker build -t my-app . 2>&1 | grep "CACHED"

# 输出
[+] Building 2.3s (8/8) FINISHED
 => [internal] load build context  0.1s
 => CACHED [1/5] FROM ubuntu:22.04
 => CACHED [2/5] RUN apt-get update
 => [3/5] COPY package.json ./

要点总结

• 缓存按层判断，某层失效后续全部重建
• 按变化频率排序 Dockerfile，变化少的指令在前
• 依赖与代码分离，避免代码变化影响依赖安装
• BuildKit 提供缓存挂载，跨构建复用
• --no-cache 强制重建，用于调试或基础镜像更新