Wie man Speicherplatz für Docker-Images freigibt

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Einführung

Docker ist eine leistungsstarke Containerisierungstechnologie, die die Art und Weise, wie Anwendungen entwickelt, deployed (deployt) und skaliert werden, revolutioniert hat. Wenn Sie Docker jedoch intensiver nutzen, kann der von Docker-Images belegte Speicherplatz schnell ansteigen, was zu potenziellen Problemen führen kann. In diesem Tutorial werden Sie durch den Prozess der Freigabe von Speicherplatz für Docker-Images geführt, um die Verwaltung Ihrer Docker-Images zu optimieren und eine schlanke und effiziente Docker-Umgebung aufrechtzuerhalten.

Grundlagen der Docker-Image-Speicherung

Was ist ein Docker-Image?

Ein Docker-Image ist ein leichtgewichtiges, eigenständiges und ausführbares Paket, das alles enthält, was zum Ausführen einer Anwendung benötigt wird - den Code, die Laufzeitumgebung, Systemwerkzeuge, Bibliotheken und Einstellungen. Docker-Images sind die Bausteine von Docker-Containern, die die Laufzeitinstanzen dieser Images darstellen.

Grundlagen der Docker-Image-Speicherung

Docker-Images werden in einer Docker-Registrierung (Registry) gespeichert, die entweder eine öffentliche Registrierung wie Docker Hub oder eine private Registrierung sein kann. Wenn Sie einen Docker-Container ausführen, wird das entsprechende Image aus der Registrierung abgerufen und auf dem lokalen Dateisystem des Hosts gespeichert.

Der Docker-Daemon verwaltet die Speicherung von Docker-Images auf dem Host. Standardmäßig verwendet Docker den overlay2-Speichertreiber, der die Image-Ebenen (Layers) als eine Reihe von überlagerten schreibgeschützten Dateisystemen speichert. Dies ermöglicht eine effiziente Speicherung und schnelle Startzeiten für Container.

graph TD A[Docker Image] --> B[Docker Registry] B --> C[Docker Host] C --> D[Docker Daemon] D --> E[Overlay2 Storage Driver] E --> F[Image Layers]

Grundlagen der Image-Ebenen

Docker-Images bestehen aus einer Reihe von Ebenen (Layers). Jede Ebene repräsentiert eine Anweisung in der Dockerfile. Beispielsweise erstellt jede RUN-, COPY- oder ADD-Anweisung beim Erstellen eines Images aus einer Dockerfile eine neue Ebene.

Diese Ebenen werden als eine Reihe von schreibgeschützten Dateisystemen gespeichert. Wenn Sie einen Container ausführen, kombiniert Docker diese Ebenen zu einem einzigen beschreibbaren Dateisystem. Dies ermöglicht eine effiziente Speicherung und schnelle Startzeiten, da Docker gemeinsame Ebenen zwischen verschiedenen Images wiederverwenden kann.

Ebene Größe
Basis-OS-Image 100MB
Abhängigkeiten installieren 50MB
Anwendungs-Code kopieren 10MB
Umgebungsvariablen festlegen 1MB
Anwendung ausführen 1MB

Freigabe von Speicherplatz für Docker-Images

Identifizieren von nicht verwendeten Images

Um Speicherplatz freizugeben, müssen Sie zunächst nicht verwendete Docker-Images identifizieren. Sie können den folgenden Befehl verwenden, um alle Images auf Ihrem System aufzulisten:

docker images

Dies zeigt Ihnen alle Images, ihre Größen und ihre Tags (Bezeichnungen). Suchen Sie nach Images, die von Ihren Anwendungen nicht mehr verwendet werden.

Entfernen von nicht verwendeten Images

Sobald Sie die nicht verwendeten Images identifiziert haben, können Sie sie mit dem Befehl docker rmi entfernen. Beispielsweise können Sie ein Image mit dem Tag latest wie folgt entfernen:

docker rmi image:latest

Wenn das Image von einem laufenden Container verwendet wird, müssen Sie den Container zunächst stoppen und entfernen, bevor Sie das Image entfernen können.

Bereinigen von "dangling" Images

Docker erstellt auch "dangling" (verwaiste) Images, das sind Images, die keine Tags haben und von keinem Container verwendet werden. Sie können diese mit dem folgenden Befehl entfernen:

docker image prune

Dies entfernt alle verwaisten Images und gibt Speicherplatz frei.

Entfernen nicht verwendeter Volumes

Docker speichert auch Daten in Volumes, die einen erheblichen Speicherplatz beanspruchen können. Sie können nicht verwendete Volumes mit dem folgenden Befehl entfernen:

docker volume prune

Dies entfernt alle Volumes, die von keinem Container verwendet werden.

Automatisieren der Image-Bereinigung

Um den Prozess der Bereinigung von nicht verwendeten Docker-Images und Volumes zu automatisieren, können Sie ein Skript erstellen, das diese Befehle in regelmäßigen Abständen, beispielsweise täglich oder wöchentlich, ausführt. Dies kann dazu beitragen, dass der Speicherplatz auf Ihrem Docker-Host immer optimiert ist.

Optimierung der Docker-Image-Verwaltung

Nutzen von Multi-Stage-Builds

Einer der besten Wege, um die Größe von Docker-Images zu optimieren, ist die Verwendung von Multi-Stage-Builds. Diese Technik ermöglicht es Ihnen, Ihre Anwendung in mehreren Stufen zu bauen und für jede Stufe unterschiedliche Basis-Images zu verwenden. Die letzte Stufe kann dann nur die erforderlichen Artefakte aus den vorherigen Stufen kopieren, was zu einer deutlich kleineren Image-Größe führt.

Hier ist ein Beispiel für eine Dockerfile mit Multi-Stage-Build:

## Build stage
FROM node:14-alpine AS builder
WORKDIR /app
COPY package.json .
RUN npm install
COPY . .
RUN npm run build

## Production stage
FROM nginx:alpine
COPY --from=builder /app/dist /usr/share/nginx/html

Verwenden kleinerer Basis-Images

Ein weiterer Weg, um die Image-Größe zu optimieren, ist die Verwendung kleinerer Basis-Images. Anstatt eine vollständige Linux-Distribution als Basis-Image zu verwenden, können Sie ein minimales Image wie alpine oder scratch nutzen. Diese Images haben einen viel kleineren Speicherbedarf, was die Größe Ihres End-Images erheblich reduzieren kann.

FROM alpine:3.14
## Your application code and instructions

Nutzen des Image-Cachings

Docker's Image-Caching-Mechanismus kann ebenfalls zur Optimierung der Image-Größe beitragen. Wenn Sie ein Image erstellen, speichert Docker jede Ebene des Build-Prozesses im Cache. Wenn eine Ebene sich nicht geändert hat, kann Docker die zwischengespeicherte Ebene wiederverwenden, anstatt sie neu zu erstellen. Dies kann eine Menge Zeit und Speicherplatz sparen.

Um dies zu nutzen, stellen Sie sicher, dass Sie die Anweisungen in Ihrer Dockerfile von der am wenigsten bis zur am häufigsten wechselnden Anweisung sortieren, damit Docker so viele zwischengespeicherte Ebenen wie möglich wiederverwenden kann.

Nutzen des Image-Squashing

Image-Squashing ist eine Technik, die mehrere Ebenen zu einer einzigen Ebene kombiniert und so die Gesamtgröße des Images reduziert. Dies kann mit Tools wie docker-squash oder durch manuelles Committen des Containers zu einem neuen Image erfolgen.

docker commit <container_id> <new_image_name>

Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass Image-Squashing das Debuggen und die Wartung Ihrer Images erschweren kann. Daher sollte es mit Vorsicht eingesetzt werden.

Implementieren von CI/CD-Pipelines

Die Automatisierung des Builds, der Tests und der Bereitstellung Ihrer Docker-Images kann ebenfalls zur Optimierung der Image-Verwaltung beitragen. Indem Sie eine CI/CD-Pipeline einrichten, können Sie sicherstellen, dass Ihre Images auf konsistente und effiziente Weise erstellt und in eine Registrierung (Registry) gepusht werden, wodurch das Risiko von übermäßig großen oder nicht verwendeten Images verringert wird.

Zusammenfassung

In diesem umfassenden Tutorial erfahren Sie, wie Sie die Speicherung Ihrer Docker-Images effektiv verwalten und optimieren können. Indem Sie die zugrunde liegenden Speichermechanismen von Docker verstehen, entdecken Sie Techniken zur Freigabe von wertvollem Speicherplatz, wie die Identifizierung und Entfernung nicht verwendeter Images, die Verwaltung von Image-Ebenen (Layers) und die Umsetzung bewährter Verfahren für eine effiziente Docker-Image-Verwaltung. Wenn Sie die in dieser Anleitung beschriebenen Schritte befolgen, können Sie Ihre Docker-Umgebung schlank halten und sicherstellen, dass Ihre Speicherressourcen effektiv genutzt werden.