為什么我不再使用Alpine Linux

作者：千山 2023-04-04 19:14:40

Alpine Docker 鏡像繼承了 Alpine Linux 發(fā)行版的這些優(yōu)勢(shì)。相比于其他 Docker 鏡像，Alpine 只有 5 MB 大小，并且擁有很友好的包管理機(jī)制。

?作者丨Martin Heinz

編譯丨千山

在 Linux 的發(fā)展史上，各種 Linux 發(fā)行版本起了巨大的作用，正是它們加速了 Linux 的應(yīng)用。其中比較著名的便是商業(yè)公司維護(hù)的 Red Hat 系列以及社區(qū)組織維護(hù)的 Debian 系列。

在眾多的 Linux 版本中，每個(gè)版本都有自己的特點(diǎn)。今天故事的主角就是一款非商業(yè)性的通用 Linux 發(fā)行版——Alpine Linux，它是由社區(qū)開(kāi)發(fā)的輕型 Linux 發(fā)行版，重點(diǎn)關(guān)注安全、性能和資源利用率。

區(qū)別于其他常見(jiàn)的 Linux 發(fā)行版，Alpine Linux 采用了 musl libc 和 busybox，從而減小系統(tǒng)體積，降低運(yùn)行時(shí)的資源消耗。更重要的是，盡管體積小，但 Apline 提供了完整的 Linux 環(huán)境，其存儲(chǔ)庫(kù)中還包含了大量的軟件包備選。可以稱(chēng)得上是“小而全”的典范。

Alpine Docker 鏡像繼承了 Alpine Linux 發(fā)行版的這些優(yōu)勢(shì)。相比于其他 Docker 鏡像，Alpine 只有 5 MB 大小，并且擁有很友好的包管理機(jī)制。

在此背景下，Alpine Linux 逐漸成為當(dāng)下容器基礎(chǔ)鏡像最流行的選項(xiàng)之一。好處是顯而易見(jiàn)的，鏡像下載速度更快、鏡像安全性提升、占用更少磁盤(pán)空間等等，但是也有人在實(shí)踐后發(fā)現(xiàn)：使用 Alpine 作為容器鏡像，也要承受一些不可避免的麻煩和風(fēng)險(xiǎn)。

1、痛苦之源：處理 DNS 的方式

Alpine 在某些情況下是一個(gè)糟糕的選擇，要理解這一點(diǎn)，首先需要談?wù)?musl。

musl 是構(gòu)建在 Linux 系統(tǒng)調(diào)用 API 之上的 C 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)，相比其他 Linux 發(fā)行版（如Ubuntu）使用的 glibc 更輕量級(jí)、更快、更簡(jiǎn)單。

這兩種實(shí)現(xiàn)在大多數(shù)情況下都是可替換的。這就是為什么在大多數(shù)情況下，你可以從 Ubuntu 切換到 Alpine，而不會(huì)注意到任何不同。

但是再微小的差異也可能導(dǎo)致悲劇。其中主要的問(wèn)題源于 musl 處理 DNS 的方式，更具體地說(shuō)，musl（在設(shè)計(jì)上）不支持 DNS-over- tcp。

通常你不會(huì)注意到這個(gè)區(qū)別，因?yàn)榇蠖鄶?shù)情況下，一個(gè) UDP 數(shù)據(jù)包（512字節(jié)）就足以解析主機(jī)名……直到它不夠用了。

之前正常工作了數(shù)月的應(yīng)用程序（運(yùn)行在 Kubernetes 上），突然開(kāi)始拋出一個(gè)特定(非常關(guān)鍵)主機(jī)名的“未知主機(jī)”異常。

最糟糕的是，這可能是隨機(jī)出現(xiàn)的，可能發(fā)生在任何時(shí)候，當(dāng)一些外部網(wǎng)絡(luò)變化導(dǎo)致某些特定域的分辨率需要超過(guò)單個(gè) UDP 數(shù)據(jù)包中可用的 512 字節(jié)。

如果你運(yùn)行數(shù)十個(gè)甚至數(shù)百個(gè)基于 Alpine 的微服務(wù)/應(yīng)用程序，它們都突然停止工作，唯一的解決辦法是切換到不同的 Linux 發(fā)行版，這需要重新構(gòu)建所有應(yīng)用程序并重新部署它們，那么你可能會(huì)面臨一個(gè)令人抓狂的現(xiàn)實(shí)——強(qiáng)破壞性的、持續(xù)多日的停機(jī)。

總而言之，這個(gè) DNS 問(wèn)題不會(huì)在 Docker 容器中暴露出來(lái)。這只會(huì)發(fā)生在 Kubernetes 中，所以如果你在本地測(cè)試，一切都會(huì)正常工作，并且只有在將應(yīng)用程序部署到集群時(shí)才會(huì)發(fā)現(xiàn)不可修復(fù)的問(wèn)題。此外，Kubernetes 文檔聲稱(chēng) DNS 問(wèn)題只與“Alpine 3.3 或更早版本”相關(guān)，但我在 Alpine 3.16 上也遇到了上述問(wèn)題，所以無(wú)需贅言。

另外，值得一提的是，許多流行的工具，例如 nicolaka/netshoot 或 giantswarm/tiny-tools，也使用 Alpine 作為基本鏡像，前者是用于容器網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題的解決工具。可以想象，當(dāng)你的故障排除工具也壞了的時(shí)候，那只能祝你好運(yùn)了。

2、交叉編譯的風(fēng)險(xiǎn)

雖然 DNS 是 musl 最常見(jiàn)的問(wèn)題，但有更多理由需要你審慎考慮。Alpine 使用 Musl Libc 作為傳統(tǒng)的 glibc 的替代，編譯軟件的時(shí)候可能會(huì)遇到一些不可預(yù)知的問(wèn)題，這一點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致我們耗費(fèi)不少不必要的時(shí)間。任何依賴(lài)于 C 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的編程語(yǔ)言或其庫(kù)都會(huì)受到 musl 和 glibc 之間差異的影響。

例如，對(duì)于 Python，許多流行的庫(kù)(如 NumPy 或 Cryptography)都依賴(lài)于 C 代碼進(jìn)行優(yōu)化。幸運(yùn)的是，至少對(duì)于 Numpy 這樣的一些庫(kù)，你可能會(huì)找到基于 alpine 的編譯包和相關(guān)依賴(lài)項(xiàng)。

然而，對(duì)于不太受歡迎的編譯器，你可能不得不自己編譯。這樣做真的值得嗎?在我看來(lái)，不值得。此外，即使你設(shè)法構(gòu)建了一個(gè)包含 numpy 的鏡像，其大小將是 400MB 左右，在這種情況下，因?yàn)轶w積小而使用 Alpine 的理由無(wú)疑也站不住腳了。

此外，構(gòu)建這樣一個(gè)鏡像的時(shí)間將是殘酷的。你可以自己試試，下面的 Dockerfile 構(gòu)建大約需要 10 分鐘：

FROM python:3.11-alpine
RUN apk --update add gcc build-base
RUN pip install --no-cache-dir numpy

顯然，類(lèi)似的問(wèn)題在其他語(yǔ)言中也會(huì)發(fā)生。例如，Node.js 使用附加組件，這些附加組件是用 C++ 編寫(xiě)的，并使用 node-gyp 編譯，這些附加組件將依賴(lài)于 C 庫(kù)，因此依賴(lài)于 glibc。

另一個(gè)例子是 Golang，它的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)——或者更具體地說(shuō)是 net/http 或 os/user 模塊——依賴(lài)于 C 庫(kù)，因此依賴(lài)于 glibc。如果應(yīng)用程序需要 CGO_ENABLED=1，即使不使用這些特定的模塊，使用 Alpine 顯然也會(huì)遇到問(wèn)題。

此外，不可忽視的一點(diǎn)是，在 Docker Hub 中，大部分鏡像是沒(méi)有 Alpine 版本的，比如 Mysql 和 PHP-Apache，如果我們需要基于這些環(huán)境開(kāi)發(fā)，就不得不自己編寫(xiě) Alpine 版本，或者找一些第三方鏡像。

3、用什么替代

如果上述問(wèn)題促使你重新考慮使用 Alpine，那么你可能想知道應(yīng)該使用什么替代。有很多選擇，它們都有一些利弊需要權(quán)衡。

Alpine 最大的吸引力在于它的體積小，所以如果你真的在乎這一點(diǎn)，那么 Wolfi(例如，cgrd .dev/chainguard/Wolfi -base只有 12MB)或 Distroless 都是不錯(cuò)的選擇。

如果你正在尋找具有合理大小的通用基礎(chǔ)鏡像，而不是基于 musl，那么你可以考慮使用 Red Hat 公司的 UBI（通用基礎(chǔ)鏡像），它的“微型”版本(registry.access.redhat.com/ubi8-micro)只有 26.7MB，這也非常接近 Alpine。

選擇 Alpine 的另一個(gè)原因是它的安全性。這也與它的小尺寸有關(guān)，因?yàn)樾〕叽缤ǔＲ馕吨俚陌虼寺┒匆哺佟Ｔ谶@方面，上述的 Wolfi 是一個(gè)特別好的選擇。

讓我們實(shí)事求是地說(shuō)，由于 Alpine 很小而節(jié)省幾兆字節(jié)的空間并不重要，除非你要拉成千上萬(wàn)次鏡像(你可能不應(yīng)該這樣做)，所以使用 Ubuntu 或基于 Debian 的基本鏡像也不是一個(gè)糟糕的選擇。

可能有人知道，Docker 官方的 Debian 鏡像有個(gè) slim 版本，這個(gè)版本的大小比默認(rèn)的版本要小一倍多。

slim 顧名思義就是“瘦身版”。Debian-slim 是一個(gè)很好的折中方案，它比 Alpine 大，但也沒(méi)那么大。

有一些上層的鏡像會(huì)基于 Debian-slim 進(jìn)行編寫(xiě)，比如 Python。如果我們開(kāi)發(fā) Python 的項(xiàng)目，可以使用 python:slim 這個(gè)基礎(chǔ)鏡像。

另外，在 Docker 17.05 版本以后，新引入了多階段編譯（multi-stage builds）這一概念，這將會(huì)極大地簡(jiǎn)化所有操作。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，多階段編譯支持我們將 Docker 鏡像的編譯分成多個(gè)“階段”。比如常見(jiàn)的軟件編譯的情況，我們可以將編譯階段單獨(dú)提出來(lái)，軟件編譯完成后直接將二進(jìn)制文件拷貝到一個(gè)新的基礎(chǔ)鏡像中，這樣做最大的好處就是，第二個(gè)鏡像不再包含任何編譯階段使用的中間依賴(lài)，干干凈凈明明白白。

4、結(jié)語(yǔ)

雖然使用 Alpine 沒(méi)有什么問(wèn)題，而且它可以作為基本容器鏡像操作系統(tǒng)，但就我個(gè)人而言，由于前面描述的 DNS 問(wèn)題，我可能永遠(yuǎn)不會(huì)再信任它，或者任何使用 musl 的操作系統(tǒng)。

本文的重點(diǎn)不是要詆毀 Alpine。相反，這是一種預(yù)警。雖然考慮到上面列出的問(wèn)題，Alpine 似乎是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，但使用它至少是有風(fēng)險(xiǎn)的，你的決定可能是魯莽的。不過(guò)這最終取決于你計(jì)劃在哪里使用它。它滿(mǎn)足了很多要求，也有很多優(yōu)點(diǎn)，所以如果你不擔(dān)心或不受本文所描述的問(wèn)題的影響，你可能應(yīng)該繼續(xù)使用它。

綜上所述，這里的結(jié)論應(yīng)該是——在使用任何東西(無(wú)論是容器操作系統(tǒng)、框架還是庫(kù))之前進(jìn)行合理的研究——它很受歡迎并受到好評(píng)并不一定意味著它就一定是一個(gè)好的選擇。