Използване на многостепенен Docker за изграждане на Windows образи

Здравейте! Аз съм Андрей и работя като DevOps инженер в компанията Exness в екипа за разработка. Основната ми дейност е свързана със създаването, внедряването и поддръжката на приложения в Docker под операционната система Linux. Напоследък ми възложиха задача с същите активности, но като целева ОС на проекта стана Windows Server и набор от проекти на C++. За мен това беше първото активно взаимодействие с Docker контейнери под Windows и изобщо с приложения на C++. Благодарение на това получих интересен опит и научих някои тънкости при контейнеризацията на приложения в Windows.

В тази статия искам да споделя с какви трудности се сблъсквах и как успях да ги реша. Надявам се, че това ще бъде полезно за решаването на вашите текущи и бъдещи задачи. Приятно четене!

Защо контейнери?

В компанията съществува инфраструктура на оркестратор за контейнери Hashicorp Nomad и свързани компоненти — Consul и Vault. Затова контейнеризацията на приложенията беше избрана като унифициран метод за доставяне на готово решение. Тъй като в инфраструктурата на проекта има Docker хостове с версии на ОС Windows Server Core 1803 и 1809, необходимо е да се създават отделно версии на Docker образите за 1803 и 1809. В версия 1803 е важно да се помни, че номерът на ревизията на сборъчния Docker хост трябва да съвпада с номера на ревизията на основния Docker образ и хоста, където контейнерът от този образ ще бъде стартиран. Версия 1809 е лишена от този недостатък. Повече можете да прочетете тук.

Защо multi-stage?

У инженерите от проектните екипи достъпът до сборъчни хостове е ограничен или напълно отсъства, няма възможност за бързо управление на набора от компоненти за сборка на приложението на тези хостове, например, да инсталират допълнителен инструментариум или работен товар за Visual Studio. Затова взехме решение — всички необходими компоненти за сборка на приложението да бъдат инсталирани в сборъчния Docker образ. При необходимост е достатъчно бързо да променим само Dockerfile и да стартираме пайплайна за създаване на този образ.

От теория към практика

В идеалната docker multi-stage изграждане на образа подготовката на средата за изграждане на приложението се извършва в същия dockerfile скрипт, в който е изграждането на самото приложение. Но в нашия случай беше добавено междинно звено, а именно, стъпка за предварително създаване на docker-образа с всичко необходимо за изграждането на приложението. Това е направено, за да се използва функцията на docker кеша, за да се съкрати времето за инсталиране на всички зависимости.

Нека разгледаме основните моменти от dockerfile скрипта за създаването на този образ.

За създаване на образи с различни версии на ОС в dockerfile можете да определите аргумент, през който при изграждането се предава номерът на версията, и той е също така таг на базовия образ.

Пълен списък с тагове на образи Microsoft Windows Server можете да намерите тук.

ARG WINDOWS_OS_VERSION=1809
FROM mcr.microsoft.com/windows/servercore:$WINDOWS_OS_VERSION

По подразбиране командите в инструкцията RUN вътре в dockerfile в ОС Windows се изпълняват в конзолата cmd.exe. За удобство при написването на скриптове и разширяване на функционалността на използваните команди, ще пренастроим конзолата за изпълнение на команди на Powershell чрез инструкцията SHELL.

SHELL ["powershell", "-Command", "$ErrorActionPreference = 'Stop';"]

Следващата стъпка е да инсталираме пакетния мениджър chocolatey и необходимите пакети:

COPY chocolatey.pkg.config .
RUN Set-ExecutionPolicy Bypass -Scope Process -Force ;
    [System.Net.ServicePointManager]::SecurityProtocol = 
    [System.Net.ServicePointManager]::SecurityProtocol -bor 3072 ;
    $env:chocolateyUseWindowsCompression = 'true' ;
    iex ((New-Object System.Net.WebClient).DownloadString( 
      'https://chocolatey.org/install.ps1')) ;
    choco install chocolatey.pkg.config -y --ignore-detected-reboot ;
    if ( @(0, 1605, 1614, 1641, 3010) -contains $LASTEXITCODE ) { 
      refreshenv; } else { exit $LASTEXITCODE; } ;
    Remove-Item 'chocolatey.pkg.config'

За да инсталирате пакети, използвайки chocolatey, можете просто да предадете списък или да инсталирате по един, в случай че е необходимо да предадете уникални параметри за всеки пакет. В нашия случай използвахме манипулативен файл в XML формат, в който е посочен списъкът на необходимите пакети и техните параметри. Неговото съдържание изглежда така:

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<packages>
  <package id="python" version="3.8.2"/>
  <package id="nuget.commandline" version="5.5.1"/>
  <package id="git" version="2.26.2"/>
</packages>

След това инсталираме средата за изграждане на приложението, а именно, MS Build Tools 2019 — това е облегчена версия на Visual Studio 2019, която съдържа минимално необходимия набор от компоненти за компилиране на кода.
За пълноценна работа с нашия C++ проект ще ни трябват допълнителни компоненти, а именно:

• Инструменти за натоварване C++
• Набор от инструменти v141
• Windows 10 SDK (10.0.17134.0)

Разширеният набор от инструменти може да бъде инсталиран автоматично с помощта на конфигурационен файл в JSON формат. Съдържанието на конфигурационния файл:

Пълният списък с налични компоненти можете да намерите на сайта с документация Microsoft Visual Studio.

{
  "version": "1.0",
  "components": [
    "Microsoft.Component.MSBuild",
    "Microsoft.VisualStudio.Workload.VCTools;includeRecommended",
    "Microsoft.VisualStudio.Component.VC.v141.x86.x64",
    "Microsoft.VisualStudio.Component.Windows10SDK.17134"
  ]
}

В dockerfile се изпълнява скрипт за инсталация, и за удобство се добавя път към изпълнимите файлове на build tools в променливата на средата PATH. Също така е желателно да се премахнат ненужните файлове и директории, за да се намали размерът на образа.

COPY buildtools.config.json .
RUN Invoke-WebRequest 'https://aka.ms/vs/16/release/vs_BuildTools.exe' 
      -OutFile '.vs_buildtools.exe' -UseBasicParsing ;
    Start-Process -FilePath '.vs_buildtools.exe' -Wait -ArgumentList 
      '--quiet --norestart --nocache --config C:buildtools.config.json' ;
    Remove-Item '.vs_buildtools.exe' ;
    Remove-Item '.buildtools.config.json' ;
    Remove-Item -Force -Recurse 
      'C:Program Files (x86)Microsoft Visual StudioInstaller' ;
    $env:PATH = 'C:Program Files (x86)Microsoft Visual Studio2019BuildToolsMSBuildCurrentBin;' + $env:PATH; 
    [Environment]::SetEnvironmentVariable('PATH', $env:PATH, 
      [EnvironmentVariableTarget]::Machine)

На този етап нашият образ за компилиране на C++ приложение е готов и можем да пристъпим директно към създаването на docker multi-stage сборката на приложението.

Multi-stage в действие

Като сборъчен образ ще използваме създадения образ с всички инструменти на борда. Както в предишния dockerfile скрипт, добавяме възможност да укажем динамично номера на версията/тега на образа за удобство при повторна употреба на кода. Важно е да се добави етикет as builder към сборъчния образ в инструкциите OT.

ARG WINDOWS_OS_VERSION=1809
FROM buildtools:$WINDOWS_OS_VERSION as builder

Настъпи времето за сглобяване на приложението. Тук всичко е достатъчно просто: копираме изходния код и всичко, свързано с него, и стартираме процеса на компилация.

COPY myapp .
RUN nuget restore myapp.sln ;
    msbuild myapp.sln /t:myapp /p:Configuration=Release

Завършващият етап при създаването на крайния образ — указването на базовия образ на приложението, където ще се намират всички артефакти от компилацията и конфигурационните файлове. За копиране на скомпилираните файлове от междинния сборъчен образ трябва да се укаже параметър --from=builder в инструкциите COPY.

FROM mcr.microsoft.com/windows/servercore:$WINDOWS_OS_VERSION

COPY --from=builder C:/x64/Release/myapp/ ./
COPY ./configs ./

Сега остава да добавим необходимите зависимости за работа на нашето приложение и да зададем командата за стартиране чрез инструкции ENTRYPOINT или CMD.

Заключение

В тази статия описах как да създам пълноценна среда за компилиране на C++ приложения в контейнер под Windows и как да използвам възможностите на docker multi-stage билдове за създаване на напълно функциониращи образи на нашето приложение.

Източник: habr.com