镜像瘦身10斤：Rust优化攻略

我们团队使用K8S来编排Docker，而小的镜像的体积的好处不言而喻，它可以有更快的构建和部署速度、更少的存储空间、更快的镜像传输和下载速度以及更好的可移植性。

但在实际工作中，团队伊始使用的Rust运行时镜像体积非常大（114M），令我感觉不可思议（我之前做过一个Go项目，总共也就30来M），于是下决心优化：

运行时镜像

在编写Dockerfile时，选择合适的基础镜像非常重要。常用的Linux系统镜像包括Ubuntu、CentOS和Alpine。其中，Alpine是一个高度精简的轻量级Linux发行版，包含了基本工具，基础镜像只有4.41M。此外，各开发语言和框架都有基于Alpine制作的基础镜像。因此，强烈推荐使用Alpine作为基础镜像。

当然，还有更小的镜像，例如scratch和busybox，读者如果想做极致的优化，可以考虑使用它们。

制作镜像本身并不复杂，对于Rust项目而言，基本上只需要安装libgcc就可以了，镜像体积缩减到5.96M：

后来我为了修改时区，我又额外安装了tzdata，一个时区数据库包，体积稍微大了点，为9.46M：

镜像代码

以下是最终的Dockerfile代码：

dockerfile 复制代码

FROM alpine:3.17.3

ENV TZ=Asia/Shanghai

RUN set -eux && sed -i 's/dl-cdn.alpinelinux.org/mirrors.ustc.edu.cn/g' /etc/apk/repositories \
    && apk update \
    && apk add --no-cache libgcc tzdata \
    && echo "${TZ}" > /etc/timezone \
    && ln -sf /usr/share/zoneinfo/${TZ} /etc/localtime \
    && rm /var/cache/apk/*

镜像使用

这是一个构建Rust镜像的Dockerfile，它分成2部分，上半部分构建出产物二进制文件，下半部分将之前的文件copy到运行时镜像里。

dockerfile 复制代码

FROM rust:alpine3.16
# This is important, see https://github.com/rust-lang/docker-rust/issues/85
ENV RUSTFLAGS="-C target-feature=-crt-static"
RUN set -eux && sed -i 's/dl-cdn.alpinelinux.org/mirrors.ustc.edu.cn/g' /etc/apk/repositories
# if needed, add additional dependencies here
RUN apk add --no-cache musl-dev pkgconfig openssl-dev
# set the workdir and copy the source into it
WORKDIR /app
COPY ./ /app
# do a release build
RUN cargo build --release
# RUN strip target/release/search

# use a plain alpine image, the alpine version needs to match the builder
FROM alpine
# if needed, install additional dependencies here
RUN apk add --no-cache libgcc
# copy the binary into the final image
WORKDIR /app
COPY --from=0 /app/target/release/search .
# set the binary as entrypoint
ENTRYPOINT ["./search"]

我们有了上面的镜像以后，后面部分修改为：

dockerfile 复制代码

FROM dk.uino.cn/runner/rust-runtime-alpine:0.0.3

COPY --from=0 /app/target/release/search .

# set the binary as entrypoint
ENTRYPOINT ["./search"]

但我们不建议在GitLab流水线中这样使用，为什么呢？

上篇文章《提高GitLab CICD效率：Rust编译速度飙升秘籍》提到，Rust编译速度非常缓慢，为解决这个问题，我们在GitLab流水线中加入sccache、mold以及调整CPU来加速。而在流水线中构建镜像（我们用的Buildah，详见这篇探索Buildah：简化Docker镜像构建），并不能充分利用这个优势。

所以，最佳做法是将流水线任务拆分成两步，一步是构建产物，一步是构建镜像，后面这步只将上一步产物复制。比如.gitlab-ci.yml文件：

yaml 复制代码

build:
	stage: build
  script:
    - cargo build --release
  artifacts:
    paths:
      - target/release/$RUST_BIN
    expire_in: 1 day  

docker:
  stage: docker
	variables:
    CI_DOCKERFILE: Dockerfile
    CI_DOCKER_PROJECT: xx # 你有权限推送的方件夹
    CI_DOCKER_REPO: xx-xx # 仓库名
  script:
    - docker_build --build-arg GIT_REVISION=${CI_COMMIT_SHA}

Rust减少二进制文件体积

在 Cargo.toml 文件中添加以下配置：

toml 复制代码

[profile.release]
codegen-units = 1
strip = true
lto = true
opt-level = "z"

这些配置是用于Rust的发布模式（release mode）的：

codegen-units = 1 ：这个配置指定在编译期间生成代码的单元数量。它的值为1，表示只生成一个代码单元。通过减少代码单元的数量，可以提高编译速度和减小最终生成的可执行文件的大小。然而，这可能会导致一些性能损失。
strip = true ：这个配置用于指定是否在编译完成后剥离（strip）可执行文件中的调试符号和其他不必要的信息。剥离可执行文件可以减小其大小，并且可以防止他人通过分析可执行文件来获取敏感信息。设置它，效果与在cargo build之后再显式执行strip -s是一样的。
lto = true ：这个配置用于启用链接时优化（Link-Time Optimization，简称LTO）。链接时优化是在链接阶段对整个程序进行优化，而不仅仅是单个源文件。通过LTO，编译器可以更好地优化代码，提高最终可执行文件的性能。然而，它会显著增加编译时间和内存占用，有时候对程序性能没有正面影响，所以默认是没有激活的。
opt-level = "z"：这个配置用于指定优化级别，通常有0、1、2、3、s、z几种。在这里，"z"表示最小化优化，这意味着编译器将尽可能地减小体积，但可能会降低性能。Debug模式，缺省使用0，Release模式缺省是3。

这些配置可以根据你的需求进行调整，以平衡编译速度、可执行文件大小和性能。

以下是我验证过的一个项目的结果：

	大小	耗时
原始	15_581_576	3m
strip	8_796_320	2m53s
strip+codegen	7_506_032	2m57s
strip+codegen+lto	6_797_320	3m52s
strip+codegen+lto+opt-level	5_548_040	2m59s

使用strip后，体积减少的最多。而后面几个虽然也有效果，但各有缺点，codegen可能增加编译时间（本例中并没有，应该与机器配置有关，Mac上某项目正常编译是1分30秒，加了codegen后是2分钟），lto明显地增加了编译时间，对性能的影响不确定。奇怪的是最后4个一起时间居然又减少了。这个样本可能不太正常。

综上，我觉得开启strip的最简单有效，对性能没有影响，又减少了相当的体积，再往下优化的几M意义不大。由于我们老的项目基本都没有开启这几项优化，所以我在.gitlab-ci.yml文件里build这一步添加strip：

yaml 复制代码

build
  stage: build
  script:
    - cargo build --release
    - strip -s target/release/$RUST_BIN

总结

我们通过使用alpine镜像作为基础镜像，减少了Rust的运行时镜像体积，又使用strip命令，减少了Rust构建产物的体积，将最终镜像体积从130M减少到18M左右，基本满足了我们的需求。