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jib源码分析之细节

2018年12月11日

简介

阅读本文前,建议事先了解下 jib源码分析及应用

几个问题

通过docker registry v2 api,是可以上传镜像的

  1. jib 的最后,是不是也是调用 docker registry v2 api? 比如对于golang语言 就有针对 registry api 的库 github.com/heroku/docker-registry-client
  2. jib maven plugin 与 jib-core 分工的边界在哪里? 直接的代码调用,使用jib-core 即可
  3. 如何将不同的数据分layer
  4. jib源码分析及应用 的分析只涉及到 jib 有限的几个package,还有大量package 分别是什么作用?
  5. Allocation 看着很复杂,是什么意思?
  6. TimerEventDispatcher 为什么有这个?
  7. guava Futures 的深意要好好理解

EventDispatcher

com.google.cloud.tools.jib.event包下 有几个类

  1. DefaultEventDispatcher
  2. EventDispatcher
  3. EventHandlers
  4. Handler
  5. JibEvent
  6. JibEventType
  7. events 定义了几个特定的JibEvent,比如LogEvent、ProgressEvent、TimerEvent

详情如下

public interface EventDispatcher {
  	void dispatch(JibEvent jibEvent);
}

public interface JibEvent {}

class Handler<E extends JibEvent> {
	private final Class<E> eventClass;
	// java8 java.util.function. Consumer
	private final Consumer<E> eventConsumer;
	Handler(Class<E> eventClass, Consumer<E> eventConsumer) {
		this.eventClass = eventClass;
		this.eventConsumer = eventConsumer;
	}
	void handle(JibEvent jibEvent) {
		Preconditions.checkArgument(eventClass.isInstance(jibEvent));
		// Class.cast 强转的简便用法
		eventConsumer.accept(eventClass.cast(jibEvent));
	}
}
// Handler工具类
public class EventHandlers {...}

public class DefaultEventDispatcher implements EventDispatcher {
	private final ImmutableMultimap<Class<? extends JibEvent>, Handler<? extends JibEvent>> handlers;
		public DefaultEventDispatcher(EventHandlers eventHandlers) {
		handlers = eventHandlers.getHandlers();
	}
	@Override
	public void dispatch(JibEvent jibEvent) {
		handlers.get(JibEvent.class).forEach(handler -> handler.handle(jibEvent));
		handlers.get(jibEvent.getClass()).forEach(handler -> handler.handle(jibEvent));
	}
}

设置EventHandler 的方式

containerizer
    .getEventHandlers()
    .ifPresent(
        eventHandlers ->
            buildConfigurationBuilder.setEventDispatcher(
                new DefaultEventDispatcher(eventHandlers)));
  1. 定义一套event 生产与消费 的接口约定
  2. 框架流程持有EventDispatcher 在恰当的时机发布event。所以对于jib来说,只关心EventDispatcher 和 event。EventDispatcher 之所以带 Dispatcher 是因为其会根据event 类型分发
  3. 传统的观察者模式,Subject 会直接持有 Observer列表,而在jib 中,EventDispatcher ==> Handler ==> Consumer 三角关系。为何呀?一个重要因素是JibEvent 定义了不同的事件类型,如果还是 Subject-Observer 二元关系。则Subject 要么定义不同的方法,用来分发不同的事件;要么一个分发方法中实现if else,Observer 作为事件接收方法类似。
  4. 真正的 event 源 聚合了EventDispatcher 而不是 实现它。
  5. 但万变不离其宗,从new DefaultEventDispatcher(eventHandlers)看, 还是通过 “Observer” 去构造“Subject”

函数式编程对设计模式的影响

Allocation

com.google.cloud.tools.jib.event.progress包下

创建

Allocation 有两个创建入口:newRoot 和 newChild。newChild 分散在各个 Step 中被调用。

newRoot 的创建入口在 StepsRunner 中

private void createRootProgressAllocation(String description) {
	rootProgressAllocation = Allocation.newRoot(description, stepsCount);
	buildConfiguration.getEventDispatcher().dispatch(new ProgressEvent(rootProgressAllocation, 0L));
}

并且createRootProgressAllocation只在 以下三个方法中使用,它们分别是 forBuildToDockerRegistry、forBuildToDockerDaemon、forBuildToTar 的finalStep

  1. StepsRunner.pushImage
  2. StepsRunner.loadDocker
  3. StepsRunner.writeTarFile

在将finalStep 时创建rootProgressAllocation,然后从第一个Step 开始 真正执行 流程。Step真正开始运行时(执行子Step的构造方法)会检查 是否有rootProgressAllocation

基本概念

  1. Decentralized Allocation Tree (DAT)
  2. Allocation,A DAT node is immutable and pointers only go in the direction from child to parent. java 里面表示一个tree、链表、队列 都只 表示一个Node 就行了。
  3. allocation unit,从StepsRunner.createRootProgressAllocation 可以看到,rootProgressAllocation 的allocation unit 为step 的数量。而非finalStep 的allocation 的 allocation unit 都为1(不准确)。
  4. fractionOfRoot

加上非finalStep代码中 频频出现 progressAllocation ,可以做一个大胆假设:allocation 是用来跟踪进度的。

如果看过jib源码分析及应用 中的Step 依赖关系图,并可以知道,感知一个并行的任务的进度是非常困难的。因为对Decentralized Allocation Tree 了解不多,本文不做过多涉及。

通过学习jib 对 java future 有了一些新的体会,参见future

与docker registry 的交互

com.google.cloud.tools.jib
	blob
	image
	json
	registry
		RegistryClient
		BlobPuller
		BlobPusher
		ManifestPuller
		ManifestPusher
		RegistryEndpointCaller
		RegistryEndpointProvider

RegistryClient 大体上可以作为 与Registry 交互的入口,然后将请求具体分发给BlobPuller/ManifestPuller 等,blob、image、json 等包则提供 对请求及响应对象的封装。

RegistryClient/BlobPuller 提供高层语义抽象,实际干活的是RegistryEndpointCaller 和 RegistryEndpointProvider。RegistryEndpointCaller 控制整体流程,RegistryEndpointProvider 及其子类控制流程中 个性化的部分,类似于模板模式,但采用了聚合的方式。这是封装http 请求的经典方式

class RegistryEndpointCaller<T> {
	RegistryEndpointCaller(
		...
		RegistryEndpointProvider<T> registryEndpointProvider,
		Authorization authorization,
		RegistryEndpointRequestProperties registryEndpointRequestProperties,
		boolean allowInsecureRegistries){
		...
	}
	private T call(URL url, Function<URL, Connection> connectionFactory){
		 try (Connection connection = connectionFactory.apply(url)) {
      	Request.Builder requestBuilder = Request.builder().setXX...
      	if (sendCredentials) {
        	requestBuilder.setAuthorization(authorization);
      	}
      	Response response = connection.send(registryEndpointProvider.getHttpMethod(), requestBuilder.build());
      	return registryEndpointProvider.handleResponse(response);
	}
}

RegistryEndpointProvider 接口定义

interface RegistryEndpointProvider<T> {
	String getHttpMethod();
	URL getApiRoute(String apiRouteBase) throws MalformedURLException;
	BlobHttpContent getContent();
	List<String> getAccept();
	T handleResponse(Response response) throws IOException, RegistryException;
	default T handleHttpResponseException(HttpResponseException httpResponseException)
	  throws HttpResponseException, RegistryErrorException {
		throw httpResponseException;
	}
	String getActionDescription();
}

其子类包括,基本囊括了与registry 交互的所有过程

  1. AuthenticationMethodRetriever
  2. BlobChecker
  3. BlobPuller
  4. BlobPusher
  5. ManifestPuller
  6. ManifestPusher

jsonTemplate 继承图

估计是受 json 序列化框架的影响,就像JsonTemplate 的注释:All JSON templates to be used with JsonTemplateMapper must extend this class. 其实就是dokcer distribution http 交互都是 json 字符串,所以弄些对应的对象,在web开发中经常被称为XXDTO,一些通用元素会搞一个BaseDTO 之类的公共类。

Image 数据在客户端的保存

先留一个问题:若是给镜像加Label,会不会影响镜像/layer 的digest?

对象表示

这块内容主要在 com.google.cloud.tools.jib.image中,重点包括以下对象

  1. Image
  2. Layer
  3. Blob

Image是一个数据类,包括字段及对应的Getter方法,setter工作由其内部类Builder 完成。

An image layer 主要包括Blob 及其元数据信息

  1. Content BLOB, The compressed archive (tarball gzip) of the partial filesystem changeset
  2. Content Digest, The SHA-256 hash of the content BLOB.
  3. The SHA-256 hash of the uncompressed archive (tarball) of the partial filesystem changeset.
  4. Content Size, The size (in bytes) of the content BLOB.

本地镜像缓存

com.google.cloud.tools.jib.cache 包下

Cache 名为缓存,实际可以看做是 对象存储与检索,将对象数据最终存到磁盘上。

缓存的目录位置参见 com.google.cloud.tools.jib.filesystem.UserCacheHome,不同OS 位置不同。$CACHE_HOME/google-cloud-tools-java/jib 主要内容如下

  1. layers digest 文件,内容为digest
  2. tmp
  3. metadata-v2.json
  4. 各种xxx.tar.gz

从上图可以看到Blob 状态的演变 Blob ==> WrittenLayer ==> Cachedlayer

  1. Content-Type: application/octet-stream流 ,先写在$CACHE_HOME/google-cloud-tools-java/jib/tmp/.tmp.layer 文件中,在接收文件的同时计算文件的Content Digest(SHA-256) 得到DescriptorDigest,配合文件长度totalBytes 得到BlobDescriptor。
  2. 解压文件,对解压后的文件 计算Content Digest(SHA-256) 得到diffId。然后将$CACHE_HOME/google-cloud-tools-java/jib/tmp/.tmp.layer 改名为$CACHE_HOME/google-cloud-tools-java/jib/tmp/$diffId
  3. $CACHE_HOME/google-cloud-tools-java/jib/tmp/$diffId 改名为$CACHE_HOME/google-cloud-tools-java/jib/layers/$digest/$diffId
  4. 基于$CACHE_HOME/google-cloud-tools-java/jib/layers/$digest/$diffId 文件构建FileBlob,进而构建Cachedlayer

对于UncompressedLayer 文件,写入完毕后还会再加一个操作 write selector

  1. 创建一个$CACHE_HOME/google-cloud-tools-java/jib/selectors/$diffId
  2. 创建一个临时文件,写入内容$digest
  3. 将临时文件mv 为$CACHE_HOME/google-cloud-tools-java/jib/selectors/$diffId

临时文件的意图是 atomic move。selector file的意图是 建立$diffId 到 $digest 的关联关系,这样就不用每次将UncompressedLayer 再压缩一遍后计算$digest。

jib本地镜像缓存与docker 本地镜像缓存的对比

关于docker image的那点事儿 讲了

  1. registry storage(也就是registry daemon/container) 磁盘上存储layer 的方式
  2. registry storage 也 docker local storage的对比
  3. 可以看到,单就layer存储来说,jib 本地与 registry 采用的方式是一致的

container configuration blob

参见 关于docker image的那点事儿 以及 Image Manifest Version 2, Schema 1

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