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BuildKit

Table of contents

BuildKit 是 Docker 使用的构建器后端。与早期 Docker 版本中使用的旧版构建器相比，BuildKit 提供了改进的功能，并提升了构建性能。它还新增了对更复杂场景的支持：

  • 检测并跳过执行未使用的构建阶段
  • 并行构建相互独立的构建阶段
  • 在构建之间仅增量传输你 构建上下文 中发生更改的文件
  • 检测并跳过传输你 构建上下文 中未使用的文件
  • 使用具有许多额外功能的 Dockerfile 前端 实现
  • 避免对 API 其余部分（中间镜像与容器）产生副作用
  • 优先处理你的构建缓存以进行自动修剪

BuildKit 相比旧版构建器主要改进的领域是性能、存储管理和可扩展性。从性能方面来看，一个重要的更新是完全并发的构建图求解器。它可以在可能时并行运行构建步骤，并优化掉对最终结果没有影响的命令。对本地源文件的访问也得到了优化。通过仅在重复构建调用之间跟踪对这些文件所做的更新，无需在可以开始工作之前等待读取或上传本地文件。

LLB

BuildKit 的核心是一种 低级构建（LLB） 定义格式。LLB 是一种中间二进制格式，允许开发者扩展 BuildKit。LLB 定义了一个内容可寻址的依赖图，可用于组合复杂的构建定义。它还支持 Dockerfile 中未暴露的功能，例如直接数据挂载和嵌套调用。

关于构建的执行和缓存的一切都在 LLB 中定义。与旧版构建器相比，缓存模型被完全重写。LLB 不再使用启发式方法来比较镜像，而是直接跟踪构建图 checksum 以及挂载到特定操作的内容。这使得它更快、更精确且可移植。构建缓存甚至可以导出到镜像仓库，供后续在任何主机上的调用按需拉取。

LLB 可以使用 golang 客户端包 直接生成，该包允许使用 Go 语言原语定义构建操作之间的关系。这赋予了你运行任何你能想到的东西的全部能力，但很可能不是大多数人定义其构建的方式。相反，大多数用户会使用前端组件或 LLB 嵌套调用来运行一组预先准备好的构建步骤。

Frontend

前端（frontend）是一个组件，它接受人类可读的构建格式并将其转换为 LLB，以便 BuildKit 执行它。前端可以作为镜像分发，用户可以指定某个特定版本的前端，以保证对其定义所使用的功能有效。

例如，要使用 BuildKit 构建 Dockerfile，你需要 使用外部 Dockerfile 前端。

Getting started

BuildKit 是 Docker Desktop 和 Docker Engine 用户的默认构建器。如果你正在构建 Windows 容器，则会改用旧版构建器。

BuildKit on Windows

Warning

BuildKit 仅完全支持构建 Linux 容器。对 Windows 容器的支持是实验性的。

BuildKit 从 0.13 版本开始实验性地支持 Windows 容器（WCOW）。本节将引导你完成试用步骤。若要分享反馈，请 在仓库中提交 issue，尤其是关于 buildkitd.exe 的反馈。

Known limitations

有关 BuildKit on Windows 相关未解决 bug 和限制的信息，请参阅 GitHub issues。

Prerequisites

  • 架构：amd64、arm64（有二进制文件但官方尚未测试）。
  • 受支持的 OS：Windows Server 2019、Windows Server 2022、Windows 11。
  • 基础镜像：ServerCore:ltsc2019、ServerCore:ltsc2022、NanoServer:ltsc2022。 请参阅 兼容性对照表。
  • Docker Desktop 4.29 或更高版本

Steps

Note

以下命令需要在 PowerShell 终端中以管理员（提升后的）权限运行。

  1. 启用 Hyper-V 和 Containers Windows 功能。

    > Enable-WindowsOptionalFeature -Online -FeatureName Microsoft-Hyper-V, Containers -All

    如果你看到的 RestartNeeded 为 True，请重启机器并以管理员身份重新打开 PowerShell 终端。否则，继续下一步。

  2. 在 Docker Desktop 中切换到 Windows 容器。

    选择任务栏中的 Docker 图标，然后选择 Switch to Windows containers...。

  3. 按照 设置说明 安装 containerd 1.7.7 或更高版本。

  4. 下载并解压最新的 BuildKit 发布版本。

    $version = "v0.22.0" # 指定发布版本，v0.13+
$arch = "amd64" # arm64 二进制文件也可用
curl.exe -LO https://github.com/moby/buildkit/releases/download/$version/buildkit-$version.windows-$arch.tar.gz
# containerd 说明可能会生成另一个 `.\bin` 目录
# 你可以移动这些文件
mv bin bin2
tar.exe xvf .\buildkit-$version.windows-$arch.tar.gz
## x bin/
## x bin/buildctl.exe
## x bin/buildkitd.exe

  5. 将 BuildKit 二进制文件安装到 PATH 中。

    # 二进制文件解压到 bin 目录后
# 将它们移动到 $Env:PATH 目录中的适当路径，或者：
Copy-Item -Path ".\bin" -Destination "$Env:ProgramFiles\buildkit" -Recurse -Force
# 将 `buildkitd.exe` 和 `buildctl.exe` 二进制文件加入 $Env:PATH
$Path = [Environment]::GetEnvironmentVariable("PATH", "Machine") + `
    [IO.Path]::PathSeparator + "$Env:ProgramFiles\buildkit"
[Environment]::SetEnvironmentVariable( "Path", $Path, "Machine")
$Env:Path = [System.Environment]::GetEnvironmentVariable("Path","Machine") + ";" + `
    [System.Environment]::GetEnvironmentVariable("Path","User")

  6. 启动 BuildKit 守护进程。

    > buildkitd.exe
    Note

    如果你正在运行 由 dockerd 管理的 containerd 进程，请改用该进程，通过提供地址： buildkitd.exe --containerd-worker-addr "npipe:////./pipe/docker-containerd"

  7. 在另一个具有管理员权限的终端中，创建一个使用本地 BuildKit 守护进程的远程构建器。

    Note

    这需要 Docker Desktop 4.29 或更高版本。

    > docker buildx create --name buildkit-exp --use --driver=remote npipe:////./pipe/buildkitd
buildkit-exp

  8. 通过运行 docker buildx inspect 验证构建器连接。

    > docker buildx inspect

    输出应表明构建器平台为 Windows，且构建器端点是一个命名管道。

    Name:          buildkit-exp
 Driver:        remote
 Last Activity: 2024-04-15 17:51:58 +0000 UTC
 Nodes:
 Name:             buildkit-exp0
 Endpoint:         npipe:////./pipe/buildkitd
 Status:           running
 BuildKit version: v0.13.1
 Platforms:        windows/amd64
...

  9. 创建一个 Dockerfile 并构建 hello-buildkit 镜像。

    > mkdir sample_dockerfile
> cd sample_dockerfile
> Set-Content Dockerfile @"
FROM mcr.microsoft.com/windows/nanoserver:ltsc2022
USER ContainerAdministrator
COPY hello.txt C:/
RUN echo "Goodbye!" >> hello.txt
CMD ["cmd", "/C", "type C:\\hello.txt"]
"@
Set-Content hello.txt @"
Hello from BuildKit!
This message shows that your installation appears to be working correctly.
"@

  10. 构建并将镜像推送到镜像仓库。

    > docker buildx build --push -t <username>/hello-buildkit .

  11. 推送到镜像仓库后，使用 docker run 运行该镜像。

    > docker run <username>/hello-buildkit