Bagaimana layer image Docker dan caching pembinaan berfungsi?

Question

Accepted Answer

Docker image dibina dalam **layer** — setiap arahan Dockerfile mencipta satu layer, dan Docker **men-cache** layer untuk mempercepatkan pembinaan semula. Memahami layer dan caching adalah kunci untuk menulis Dockerfile yang cekap yang membina dengan pantas dan menghasilkan image yang lebih kecil.

## Layer — setiap arahan menambah satu layer

```text
Each Dockerfile instruction (FROM, RUN, COPY, etc.) creates a read-only LAYER:
  → layers stack to form the image; layers are CACHED and SHARED between images
  → if a layer is unchanged, Docker REUSES the cached layer (skips rebuilding it)
→ Layer caching makes rebuilds fast — only changed layers (and those AFTER) rebuild.
```

## Peraturan caching (susunan penting)

```text
Docker caches layers IN ORDER. When an instruction's input changes, that layer AND
ALL layers AFTER IT are rebuilt (cache invalidated from that point down).
→ Put STABLE things EARLY and FREQUENTLY-CHANGING things LATE in the Dockerfile.
```

## Pengoptimuman klasik: kebergantungan sebelum kod

```dockerfile
# ✅ GOOD — copy dependency manifest first, install, THEN copy code
COPY package*.json ./
RUN npm install          # this layer is cached UNLESS package.json changes
COPY . .                 # code changes here don't invalidate the npm install layer

# ❌ BAD — copy everything first
COPY . .                 # ANY code change invalidates...
RUN npm install          # ...so npm install RE-RUNS on every code change (slow!)
```

Dengan menyalin fail kebergantungan dan memasangnya **sebelum** menyalin selebihnya kod, layer pemasangan-kebergantungan (yang perlahan) kekal di-cache merentasi perubahan kod — satu pengoptimuman yang sangat penting yang menjadikan pembinaan semula pantas.

## Mengurangkan saiz image

```text
✓ Combine related RUN commands (fewer layers) and clean up in the SAME layer
  RUN apt-get update && apt-get install -y x && rm -rf /var/lib/apt/lists/*
✓ Use small base images (alpine, slim, distroless)
✓ Use .dockerignore to exclude unneeded files from the build context
✓ Use multi-stage builds (build artifacts in one stage, copy only what's needed)
```

## Mengapa ia penting

Memahami layer Docker dan caching pembinaan adalah penting untuk **menulis Dockerfile yang cekap** yang membina dengan pantas dan menghasilkan image yang lebih kecil, jadi ia merupakan pengetahuan praktikal berharga yang mempengaruhi produktiviti pembangun dan penempatan secara ketara.

Konsep asas — setiap arahan Dockerfile mencipta **layer** yang di-cache dan boleh diguna semula, dan Docker **menggunakan semula layer yang di-cache yang tidak berubah** manakala membina semula layer yang berubah dan segala-galanya selepasnya — menjelaskan cara menjadikan pembinaan pantas.

**Peraturan caching kritikal** (cache menjadi tidak sah dari arahan pertama yang berubah ke bawah, jadi susunan penting: perkara stabil di awal, perkara yang kerap berubah di akhir) memacu **pengoptimuman tunggal yang paling penting**: menyalin fail kebergantungan dan memasang kebergantungan **sebelum** menyalin kod aplikasi, supaya layer pemasangan-kebergantungan yang perlahan kekal di-cache merentasi perubahan kod yang kerap (dan bukannya menjalankan semula `npm install`/`pip install` pada setiap perubahan kod — perbezaan antara pembinaan semula yang pantas dan yang menyakitkan perlahan).

Memahami corak ini sahaja meningkatkan masa pembinaan secara mendadak, satu kebimbangan pengalaman pembangun yang berterusan.

Mengetahui teknik untuk **mengurangkan saiz image** — menggabungkan arahan RUN dengan pembersihan dalam layer yang sama, menggunakan base image kecil (alpine, slim, distroless), `.dockerignore` untuk mengecualikan fail yang tidak diperlukan, dan multi-stage builds — menghasilkan image yang lebih kecil dan lebih pantas untuk ditempatkan (mengurangkan storan, masa pemindahan, dan permukaan serangan).

Memandangkan pembinaan Docker berlaku secara berterusan (dalam pembangunan dan CI/CD) dan pembinaan yang perlahan atau image yang membengkak menjejaskan produktiviti dan penempatan, dan memandangkan memahami layer dan caching ialah apa yang membolehkan penulisan Dockerfile yang membina dengan pantas dan kekal kecil, memahami layer Docker dan caching pembinaan — model layer, peraturan caching yang bergantung pada susunan, pengoptimuman kebergantungan-sebelum-kod, dan teknik pengurangan saiz — ialah pengetahuan berharga yang kerap digunakan untuk penggunaan Docker yang cekap, kemahiran utama yang membezakan mereka yang menulis Dockerfile yang pantas dan ringan daripada mereka yang menderita pembinaan yang perlahan dan image yang membengkak.