🥇Използване на многопластов Docker за изграждане на Windows образи

Здравейте! Казвам се Андрей и работя като DevOps инженер в компанията Exness в екипа за разработка. Основната ми дейност е свързана със събиране, внедряване и поддръжка на приложения в docker под операционната система Linux (по-нататък — ОС). Напоследък получих задача с подобни дейности, но целевата ОС на проекта стана Windows Server и набор от проекти на C++. За мен това беше първото плътно взаимодействие с docker контейнери под ОС Windows и изобщо с приложения на C++. Благодарение на това получих интересен опит и научих някои тънкости за контейнеризацията на приложения в ОС Windows.

В тази статия искам да разкажа с какви трудности се срещнах и как успях да ги разреша. Надявам се това да е полезно за решаването на вашите текущи и бъдещи задачи. Приятно четене!

Защо контейнери?

В компанията има съществуваща инфраструктура на оркестратора на контейнери Hashicorp Nomad и свързаните с него компоненти — Consul и Vault. Затова контейнеризацията на приложения беше избрана като единен метод за доставка на готово решение. Поради факта, че в инфраструктурата на проекта има docker хостове с версии на ОС Windows Server Core 1803 и 1809, е необходимо да се събират 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 номерът на ревизията на базовия docker образ и хоста, на който контейнерът от този образ ще бъде стартиран. Версия 1809 е освободена от този недостатък. Можете да прочетете повече тук..

Защо multi-stage?

Инженерите от екипите за разработка нямат достъп до сборъчни хостове или той е силно ограничен, няма възможност за бързо управление на набор от компоненти за събиране на приложението на тези хостове, например, да се инсталира допълнителен toolset или workload за Visual Studio. Затова взехме решение — всички необходими компоненти за събиране на приложението да бъдат инсталирани в сборъчния docker образ. При необходимост може бързо да се промени само dockerfile и да се стартира пайплайн за създаването на този образ.

От теория към практика

В идеалната Docker многоетапна сборка образът се подготвя в същия Dockerfile скрипт, в който става и сборката на самото приложение. В нашия случай обаче е добавено междинно звено, а именно, стъпка за предварително създаване на Docker-образ с всичко необходимо за сборката на приложението. Това е направено, защото искахме да използваме възможността за кеш в Docker, за да съкратим времето за инсталиране на всички зависимости.

Нека разгледаме основните моменти на Dockerfile скрипта за формиране на този образ.

За създаването на образи на различни версии на ОС в Dockerfile можете да дефинирате аргумент, чрез който при сборка се предава номерът на версията, който ще служи и за таг на базовия образ.

Пълният списък с тагове на образите на Microsoft Windows Server можете да намерите тук..

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

По подразбиране команди в инструкциите RUN вътре в Dockerfile на ОС Windows се изпълняват в конзолата cmd.exe. За удобство при написването на скриптове и разширяване на функционалността на използваните команди, ще преопределим конзолата за изпълнение на командите на Powershell чрез инструкция 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 с тях или пък да инсталирате поотделно, ако е необходимо да предадете уникални параметри за всеки пакет. В нашата ситуация използвахме файлов манифест в XML формат, в който е посочен списък с необходимите пакети и техните параметри. Съдържанието му 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 сборка на приложението, а именно, MS Build Tools 2019 — това е съкратена версия на Visual Studio 2019, която съдържа минимално необходимия набор от компоненти за компилиране на код.
За пълноценно работа с нашия C++ проект ще са ни необходими допълнителни компоненти, а именно:

Workload C++ tools
Toolset v141
Windows 10 SDK (10.0.17134.0)

Инсталиране на разширен набор инструменти в автоматичен режим е възможно чрез конфигурационен файл във формат JSON. Съдържанието на конфигурационния файл:

Пълният списък на наличните компоненти може да бъде намерен 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 инсталационен скрипт, а за удобство се добавя път към изпълнимите файлове на build tools в променливата на средата PATH. Също така е желателно да се изтрият 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 преминем директно към създаването на docker multi-stage сборката на приложението.

Multi-stage в действие

Като сборен образ ще използваме създадения образ с целия инструментариум на борда. Както в предишния dockerfile скрипт, ще добавим възможност за динамично указване на номер на версия/теглото на образа за удобство при повторно използване на кода. Важно е да добавим етикет as builder к сборния образ в инструкциите FROM.

ARG WINDOWS_OS_VERSION=1809
FROM buildtools:$WINDOWS_OS_VERSION as builder

Настъпи моментът за изграждане на приложението. Тук всичко е доста просто: копирате изходния код и всичко свързано с него и стартирате процеса на компилация.

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

Последният етап на създаване на крайния образ — указание на основния образ на приложението, където ще се намират всички артефакти от компилацията и конфигурационните файлове. За копиране на скомпилираните файлове от междинния сборен 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 укажем команда за стартиране чрез инструкциите ENTRYPOINT или CMD.

Заключение

В тази статия ще ви покажа как да създадете пълноценна среда за компилация на C++ приложения в контейнер, работещ под Windows, и как да използвате възможностите на многопластовата компилация в Docker за създаване на пълноценни образи на нашето приложение.

Източник: habr.com