Docker-образ для раздачи Single Page Application

Single-page Application (SPA) – это набор статических JavaScript и HTML файлов, а так же картинок и других ресурсов. Поскольку они не изменяются динамически, опубликовать их в интернете очень просто. Для этого существует большое количество дешёвых и даже бесплатных сервисов, начиная с простого GitHub Pages (а для кого-то даже с narod.ru) и заканчивая CDN вроде Amazon S3. Однако мне нужно было другое.

Мне нужен был Docker-образ с SPA, чтобы его легко можно было запустить как в продакшене в составе Kubernetes-кластера, так и на машине back-end разработчика, который понятия не имеет, что такое SPA.

Я для себя определил следующие требования к образу:

• простота в использовании (но не в сборке);
• минимальный размер как с точки зрения диска, так и с точки зрения RAM;
• настройка через переменные окружения, чтобы образ можно было использовать в разных средах;
• максимально эффективная раздача файлов.

Сегодня я расскажу как:

• выпотрошить nginx;
• собрать brotli из исходников;
• научить статические файлы понимать переменные окружения;
• ну и конечно как собрать из всего этого Docker-образ.

Цель этой статьи поделиться моим опытом и спровоцировать опытных участников сообщества на конструктивную критику.

Сборка образа для сборки

Чтобы финальный Docker-образ получился маленьким по размеру, нужно придерживаться двух правил: минимум слоёв и минималистичный базовый образ. Одним из самых маленьких базовых образов является образ Alpine Linux, поэтому именно его я и выберу. Кто-то может возразить, что Alpine не подходит для продакшена и, возможно, окажется прав. Но лично у меня с ним никогда не возникало проблем и никаких аргументов против него нет.

Чтобы было поменьше слоёв, я буду собирать образ в 2 этапа. Первый – черновой, в нём останутся все вспомогательные утилиты и временные файлы. А в чистовой я запишу только финальную версию приложения.

Начнём со вспомогательного образа.

Для того, чтобы скомпилировать SPA-приложение, обычно, нужен node.js. Я возьму официальный образ в комплекте с которым так же есть пакетные менеджеры npm и yarn. От себя я добавлю node-gyp, который нужен для сборки некоторых npm-пакетов, и компрессор Brotli от Google, который пригодится нам позже.

Dockerfile с комментариями.

# Базовый образ
FROM node:12-alpine
LABEL maintainer="Aleksey Maydokin <[email protected]>"
ENV BROTLI_VERSION 1.0.7
# Пакеты, которые нужны, чтобы собрать из исходников Brotli
RUN apk add --no-cache --virtual .build-deps 
        bash 
        gcc 
        libc-dev 
        make 
        linux-headers 
        cmake 
        curl 
    && mkdir -p /usr/src 
    # Исходники Brotli скачиваем из официального репозитория
    && curl -LSs https://github.com/google/brotli/archive/v$BROTLI_VERSION.tar.gz | tar xzf - -C /usr/src 
    && cd /usr/src/brotli-$BROTLI_VERSION 
    # Компилируем Brotli
    && ./configure-cmake --disable-debug && make -j$(getconf _NPROCESSORS_ONLN) && make install 
    # Добавляем node-gyp
    && yarn global add node-gyp 
    # Убираем за собой мусор
    && apk del .build-deps && yarn cache clean && rm -rf /usr/src

Уже здесь я борюсь за минимализм, поэтому образ собирается одной большой командой.

Готовый образ можно найти тут: https://hub.docker.com/r/alexxxnf/spa-builder. Хотя я рекомендую не полагаться на чужие образы и собрать свой.

nginx

Для раздачи статики можно использовать любой web-сервер. Я привык работать с nginx, поэтому и сейчас буду использовать его.

У nginx есть официальный Docker-образ, однако для простой раздачи статики в нём слишком много модулей. Какие именно включены в поставку можно посмотреть специальной командой или же в официальном Dockerfile.

$ docker run —rm nginx:1-alpine nginx -V

nginx version: nginx/1.17.9
built by gcc 8.3.0 (Alpine 8.3.0) 
built with OpenSSL 1.1.1d  10 Sep 2019
TLS SNI support enabled
configure arguments: --prefix=/etc/nginx --sbin-path=/usr/sbin/nginx --modules-path=/usr/lib/nginx/modules --conf-path=/etc/nginx/nginx.conf --error-log-path=/var/log/nginx/error.log --http-log-path=/var/log/nginx/access.log --pid-path=/var/run/nginx.pid --lock-path=/var/run/nginx.lock --http-client-body-temp-path=/var/cache/nginx/client_temp --http-proxy-temp-path=/var/cache/nginx/proxy_temp --http-fastcgi-temp-path=/var/cache/nginx/fastcgi_temp --http-uwsgi-temp-path=/var/cache/nginx/uwsgi_temp --http-scgi-temp-path=/var/cache/nginx/scgi_temp --with-perl_modules_path=/usr/lib/perl5/vendor_perl --user=nginx --group=nginx --with-compat --with-file-aio --with-threads --with-http_addition_module --with-http_auth_request_module --with-http_dav_module --with-http_flv_module --with-http_gunzip_module --with-http_gzip_static_module --with-http_mp4_module --with-http_random_index_module --with-http_realip_module --with-http_secure_link_module --with-http_slice_module --with-http_ssl_module --with-http_stub_status_module --with-http_sub_module --with-http_v2_module --with-mail --with-mail_ssl_module --with-stream --with-stream_realip_module --with-stream_ssl_module --with-stream_ssl_preread_module --with-cc-opt='-Os -fomit-frame-pointer' --with-ld-opt=-Wl,--as-needed

Я возьму за основу Dockerfile, но оставлю в нём только то, что нужно для раздачи статики. Мой вариант не сможет работать по HTTPS, не будет поддерживать авторизацию и многое другое. Зато моя версия сможет раздавай файлы, сжатые алгоритмом Brotli, который немного эффективнее, чем gzip. Сжимать файлы будем один раз, делать это на лету нет необходимости.

Вот какой Dockerfile у меня получился. Комментарии на русском – мои, на английском – из оригинала.

Dockerfile

# Базовый образ снова Alpine
FROM alpine:3.9
LABEL maintainer="Aleksey Maydokin <[email protected]>"
ENV NGINX_VERSION 1.16.0
ENV NGX_BROTLI_VERSION 0.1.2
ENV BROTLI_VERSION 1.0.7
RUN set -x 
    && addgroup -S nginx 
    && adduser -D -S -h /var/cache/nginx -s /sbin/nologin -G nginx nginx 
# Устанавливаем пакеты, которые нужны чтобы собрать nginx и модуль ngx_brotli к нему
    && apk add --no-cache --virtual .build-deps 
            gcc 
            libc-dev 
            make 
            linux-headers 
            curl 
    && mkdir -p /usr/src 
# Скачиваем исходники
    && curl -LSs https://nginx.org/download/nginx-$NGINX_VERSION.tar.gz | tar xzf - -C /usr/src 
    && curl -LSs https://github.com/eustas/ngx_brotli/archive/v$NGX_BROTLI_VERSION.tar.gz | tar xzf - -C /usr/src 
    && curl -LSs https://github.com/google/brotli/archive/v$BROTLI_VERSION.tar.gz | tar xzf - -C /usr/src 
    && rm -rf /usr/src/ngx_brotli-$NGX_BROTLI_VERSION/deps/brotli/ 
    && ln -s /usr/src/brotli-$BROTLI_VERSION /usr/src/ngx_brotli-$NGX_BROTLI_VERSION/deps/brotli 
    && cd /usr/src/nginx-$NGINX_VERSION 
    && CNF="
            --prefix=/etc/nginx 
            --sbin-path=/usr/sbin/nginx 
            --modules-path=/usr/lib/nginx/modules 
            --conf-path=/etc/nginx/nginx.conf 
            --error-log-path=/var/log/nginx/error.log 
            --http-log-path=/var/log/nginx/access.log 
            --pid-path=/var/run/nginx.pid 
            --lock-path=/var/run/nginx.lock 
            --http-client-body-temp-path=/var/cache/nginx/client_temp 
            --http-proxy-temp-path=/var/cache/nginx/proxy_temp 
            --http-fastcgi-temp-path=/var/cache/nginx/fastcgi_temp 
            --http-uwsgi-temp-path=/var/cache/nginx/uwsgi_temp 
            --http-scgi-temp-path=/var/cache/nginx/scgi_temp 
            --user=nginx 
            --group=nginx 
            --without-http_ssi_module 
            --without-http_userid_module 
            --without-http_access_module 
            --without-http_auth_basic_module 
            --without-http_mirror_module 
            --without-http_autoindex_module 
            --without-http_geo_module 
            --without-http_split_clients_module 
            --without-http_referer_module 
            --without-http_rewrite_module 
            --without-http_proxy_module 
            --without-http_fastcgi_module 
            --without-http_uwsgi_module 
            --without-http_scgi_module 
            --without-http_grpc_module 
            --without-http_memcached_module 
            --without-http_limit_conn_module 
            --without-http_limit_req_module 
            --without-http_empty_gif_module 
            --without-http_browser_module 
            --without-http_upstream_hash_module 
            --without-http_upstream_ip_hash_module 
            --without-http_upstream_least_conn_module 
            --without-http_upstream_keepalive_module 
            --without-http_upstream_zone_module 
            --without-http_gzip_module 
            --with-http_gzip_static_module 
            --with-threads 
            --with-compat 
            --with-file-aio 
            --add-dynamic-module=/usr/src/ngx_brotli-$NGX_BROTLI_VERSION 
    " 
# Собираем
    && ./configure $CNF 
    && make -j$(getconf _NPROCESSORS_ONLN) 
    && make install 
    && rm -rf /usr/src/ 
# Удаляем динамический brotli модуль, оставляя только статический
    && rm /usr/lib/nginx/modules/ngx_http_brotli_filter_module.so 
    && sed -i '$ d' /etc/apk/repositories 
# Bring in gettext so we can get `envsubst`, then throw
# the rest away. To do this, we need to install `gettext`
# then move `envsubst` out of the way so `gettext` can
# be deleted completely, then move `envsubst` back.
    && apk add --no-cache --virtual .gettext gettext 
    && mv /usr/bin/envsubst /tmp/ 
    && runDeps="$( 
        scanelf --needed --nobanner /usr/sbin/nginx /usr/lib/nginx/modules/*.so /tmp/envsubst 
            | awk '{ gsub(/,/, "nso:", $2); print "so:" $2 }' 
            | sort -u 
            | xargs -r apk info --installed 
            | sort -u 
    )" 
    && apk add --no-cache $runDeps 
    && apk del .build-deps 
    && apk del .gettext 
    && mv /tmp/envsubst /usr/local/bin/ 
# Bring in tzdata so users could set the timezones through the environment
# variables
    && apk add --no-cache tzdata 
# forward request and error logs to docker log collector
    && ln -sf /dev/stdout /var/log/nginx/access.log 
    && ln -sf /dev/stderr /var/log/nginx/error.log
COPY nginx.conf /etc/nginx/nginx.conf
EXPOSE 80
STOPSIGNAL SIGTERM
CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]

Я сразу же поправлю nginx.conf, чтобы gzip и brotli были включены по умолчанию. Так же включу кэширующие заголовки, ведь у нас будет раздаваться никогда не меняющаяся статика. И последним штрихом будет переадресация всех 404 запросов на index.html, это необходимо для навигации в SPA.

nginx.conf

user nginx;
worker_processes  1;
error_log /var/log/nginx/error.log warn;
pid       /var/run/nginx.pid;
load_module /usr/lib/nginx/modules/ngx_http_brotli_static_module.so;
events {
    worker_connections 1024;
}
http {
    include      mime.types;
    default_type application/octet-stream;
    log_format main '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
                    '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
                    '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';
    access_log /var/log/nginx/access.log main;
    sendfile on;
    keepalive_timeout 65;
    gzip_static   on;
    brotli_static on;
    server {
        listen      80;
        server_name localhost;
        charset utf-8;
        location / {
            root html;
            try_files $uri /index.html;
            etag on;
            expires max;
            add_header Cache-Control public;
            location = /index.html {
                expires 0;
                add_header Cache-Control "no-cache, public, must-revalidate, proxy-revalidate";
            }
        }
    }
}

Скачать готовый образ можно здесь: https://hub.docker.com/r/alexxxnf/nginx-spa. Он занимает 10,5 МБ. Оригинальный nginx занимал 19,7 МБ. Мой спортивный интерес удовлетворён.

Учим статику понимать переменные окружения

Для чего в SPA могут понадобится настройки? Например, для того, чтобы указать какой RESTful API использовать. Обычно настройки для нужного окружения передаются в SPA на этапе сборки. Если нужно что-то поменять, то придётся пересобрать приложение. Я этого не хочу. Я хочу чтобы приложение собиралось один раз на стадии CI, а конфигурировалось столько, сколько нужно, на стадии CD с помощью переменных окружения.

Разумеется, статические файлы сами по себе не понимают никаких переменных окружения. Поэтому, придётся пойти на хитрость. В финальном образе я буду запускать не nginx, а специальный shell-скрипт, который прочитает пременные окружения, запишит их в статические файлы, сожмёт их и только после этого передаст управление nginx.

Для этого в Dockerfile предусмотрен параметр ENTRYPOINT. Передадим ему вот такой скрипт (на примере Angular):

docker-entrypoint.sh

#!/bin/sh
set -e
FLAG_FILE="/configured"
TARGET_DIR="/etc/nginx/html"
replace_vars () {
  ENV_VARS='$(awk 'BEGIN{for(v in ENVIRON) print "

quot;v}')'

# В Angular ищем плейсхолдеры в main-файлах

for f in "$TARGET_DIR"/main*.js; do

# envsubst заменяет в файлах плейсхолдеры на значения из переменных окружения

echo "$(envsubst "$ENV_VARS" < "$f")" > "$f"

done

}

compress () {

for i in $(find "$TARGET_DIR" | grep -E ".css$|.html$|.js$|.svg$|.txt$|.ttf

quot;); do

# Используем максимальную степень сжатия

gzip -9kf "$i" && brotli -fZ "$i"

done

}

if [ "$1" = 'nginx' ]; then

# Флаг нужен, чтобы выполнить скрипт только при самом первом запуске

if [ ! -e "$FLAG_FILE" ]; then

echo "Running init script"

echo "Replacing env vars"

replace_vars

echo "Compressing files"

compress

touch $FLAG_FILE

echo "Done"

fi

fi

exec "$@"

Чтобы скрипт сделал своё дело, в js-файлах настройки надо писать вот в таком виде: ${API_URL}.
Стоит отметить, что большинство современных SPA при сборке добавляют к своим файлам хэши. Это нужно, чтобы браузер мог смело закэшировать файл на длительный срок. Если файл всё-таки изменится, то изменится и его хэш, что в свою очередь заставит браузер скачать файл заново.
К сожалению, в моём методе, изменение конфигурации через переменные окружения не приводит к изменению хэша файла, а значит инвалидировать кэш браузера надо каким-то другим образом. У меня этой проблемы нет, потому что разные конфигурации разворачиваются в разных средах.
Собираем финальный образ
Наконец-то.
Dockerfile
# Первый базовый образ для сборки
FROM alexxxnf/spa-builder as builder
# Чтобы эффктивнее использовать кэш Docker-а, сначала устанавливаем только зависимости
COPY ./package.json ./package-lock.json /app/
RUN cd /app && npm ci --no-audit
# Потом собираем само приложение
COPY . /app
RUN cd /app && npm run build -- --prod --configuration=docker

# Второй базовый образ для раздачи
FROM alexxxnf/nginx-spa
# Забираем из первого образа сначала компрессор
COPY --from=builder /usr/local/bin/brotli /usr/local/bin
# Потом добавляем чудо-скрипт
COPY ./docker/docker-entrypoint.sh /docker-entrypoint.sh
# И в конце забираем само приложение
COPY --from=builder /app/dist/app /etc/nginx/html/
ENTRYPOINT ["/docker-entrypoint.sh"]
CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]
Теперь получившийся образ можно собрать и использовать где-угодно.
Источник: habr.com