Docker Image Layer와 build 과정에서 캐싱

예시

FROM node

WORKDIR /app

COPY . /app

RUN npm install

EXPOSE 80

CMD ["node", "server.js"]

위와 같은 Dockerfile 이 있다고 합니다. 현재 working directory tree는 다음과 같습니다. (Node.js 앱)

.
├── Dockerfile
├── package.json
├── public
│   └── styles.css
└── server.js

docker build . 로 이미지를 빌드해보면 아래와 같습니다.

[+] Building 44.2s (9/9) FINISHED                                                                        docker:desktop-linux
 => [internal] load build definition from Dockerfile                                                                     0.0s
 => => transferring dockerfile: 128B                                                                                     0.0s
 => [internal] load metadata for docker.io/library/node:latest                                                           3.9s
 => [internal] load .dockerignore                                                                                        0.0s
 => => transferring context: 2B                                                                                          0.0s
 => [1/4] FROM docker.io/library/node:latest@sha256:c7a63f857d6dc9b3780ceb1874544cc22f3e399333c82de2a46de0049e841729    38.0s
 => => resolve docker.io/library/node:latest@sha256:c7a63f857d6dc9b3780ceb1874544cc22f3e399333c82de2a46de0049e841729     0.0s
 => => sha256:0b5fcb2a7960a57222ab8ca1b7cd59178942b0ec186925ea3cfb3296e4707b35 3.32kB / 3.32kB                           0.9s
 => => sha256:53add6cc06fcfc1109933a38ea677237b7d485fb877fbbbad208bf4eed75589c 58.02MB / 58.02MB                        25.8s
 => => sha256:e0a33b6534d538051fd57034bb0d5f5786621531966f1e005eb47fc3f6355079 446B / 446B                               0.4s
 => => sha256:a0f821d04e353b9116ba31fb4eb28aa76e5a13bd674c69fa21c9987eb79575ee 1.25MB / 1.25MB                           0.8s
 => => sha256:2c8f8efa410508ebc8fde38d377ba56a4972adb4f90837aad9c1a60960b0e431 202.82MB / 202.82MB                      35.0s
 => => sha256:1de51daaef2003ecaec3c73f5ef373c01bb10f38b5ec85db7d9077efa7231264 64.36MB / 64.36MB                        27.2s
 => => sha256:e4b341315eac0ea1ad859055038b69990fff352cc7f160586e6a94f1b126675d 23.56MB / 23.56MB                        14.0s
 => => sha256:6fbab1970a5a8545cb921278645cd2e79f4eb23c4bdfb714bef2fdf569acddd0 48.34MB / 48.34MB                         8.9s
 => => extracting sha256:6fbab1970a5a8545cb921278645cd2e79f4eb23c4bdfb714bef2fdf569acddd0                                0.5s
 => => extracting sha256:e4b341315eac0ea1ad859055038b69990fff352cc7f160586e6a94f1b126675d                                0.2s
 => => extracting sha256:1de51daaef2003ecaec3c73f5ef373c01bb10f38b5ec85db7d9077efa7231264                                0.6s
 => => extracting sha256:2c8f8efa410508ebc8fde38d377ba56a4972adb4f90837aad9c1a60960b0e431                                1.9s
 => => extracting sha256:0b5fcb2a7960a57222ab8ca1b7cd59178942b0ec186925ea3cfb3296e4707b35                                0.0s
 => => extracting sha256:53add6cc06fcfc1109933a38ea677237b7d485fb877fbbbad208bf4eed75589c                                0.6s
 => => extracting sha256:a0f821d04e353b9116ba31fb4eb28aa76e5a13bd674c69fa21c9987eb79575ee                                0.0s
 => => extracting sha256:e0a33b6534d538051fd57034bb0d5f5786621531966f1e005eb47fc3f6355079                                0.0s
 => [internal] load build context                                                                                        0.0s
 => => transferring context: 8.25kB                                                                                      0.0s
 => [2/4] WORKDIR /app                                                                                                   0.2s
 => [3/4] COPY . /app                                                                                                    0.0s
 => [4/4] RUN npm install                                                                                                1.8s
 => exporting to image                                                                                                   0.3s
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 => => exporting manifest sha256:015422697203ea30cb7d5107803908d74b7a2e1e745749ddb5a56cabb3a9b7a0                        0.0s
 => => exporting config sha256:e87a96ba8b6ee6931ef5016b79267973409e10478dd41a28ce6685c6921b36dd                          0.0s
 => => exporting attestation manifest sha256:8ddf4a69db56954d3b01a25f6c66dc7ebbe40bc48c4cd3dbf1523f3897600f41            0.0s
 => => exporting manifest list sha256:a136769db264ea1e5082d2e5960665e5b1182f1505caa5c005b6d660ff8c4351                   0.0s
 => => naming to docker.io/library/original:latest                                                                       0.0s
 => => unpacking to docker.io/library/original:latest                                                                    0.1s

이제, server.js 를 변경하고 다시 빌드합니다.

[+] Building 6.9s (10/10) FINISHED                                                                       docker:desktop-linux
 => [internal] load build definition from Dockerfile                                                                     0.0s
 => => transferring dockerfile: 128B                                                                                     0.0s
 => [internal] load metadata for docker.io/library/node:latest                                                           5.2s
 => [auth] library/node:pull token for registry-1.docker.io                                                              0.0s
 => [internal] load .dockerignore                                                                                        0.0s
 => => transferring context: 2B                                                                                          0.0s
 => [1/4] FROM docker.io/library/node:latest@sha256:c7a63f857d6dc9b3780ceb1874544cc22f3e399333c82de2a46de0049e841729     0.0s
 => => resolve docker.io/library/node:latest@sha256:c7a63f857d6dc9b3780ceb1874544cc22f3e399333c82de2a46de0049e841729     0.0s
 => [internal] load build context                                                                                        0.0s
 => => transferring context: 1.14kB                                                                                      0.0s
 => CACHED [2/4] WORKDIR /app                                                                                            0.0s
 => [3/4] COPY . /app                                                                                                    0.0s
 => [4/4] RUN npm install                                                                                                1.4s
 => exporting to image                                                                                                   0.3s
 => => exporting layers                                                                                                  0.2s
 => => exporting manifest sha256:a98861cbcf348f5c177efca2b4d23a8e6161b610fa5ad6420934733bb3a4102a                        0.0s
 => => exporting config sha256:e747391b63d805a595b64f2260028baaf0105736b0a2b670e7103b44bd5073d6                          0.0s
 => => exporting attestation manifest sha256:1b8efd991df8ef0e73e6d3a6d9b8dfb06ab5f258d0f96b63c868cac6e28b53d2            0.0s
 => => exporting manifest list sha256:2170d486075f102683fd3d526a2ef7465613807a54969b76744f6225e9239339                   0.0s
 => => naming to docker.io/library/changed:latest                                                                        0.0s
 => => unpacking to docker.io/library/changed:latest                                                                     0.1s

WORKDIR /app 도커 명령어 까지는 캐시된 내용을 사용했지만,
COPY . /app 부터는 캐시를 사용하지 못했습니다.

이는 server.js 를 변경했기 때문입니다.
다만, 문제는 packages.json 이 변경되지 않았기에, RUN npm install 은 (논리적으로) 캐시를 사용해도 되지만, 빌드 과정에서 캐시가 사용되지 않았다는 것입니다.

Image Layer

이는 도커의 명령어가 각각 하나의 이미지 레이어를 이루고,
뒤쪽에 작성된 명령어가 생성한 레이어가 앞쪽에 작성한 명령어가 생성한 레이어에 의존하기 때문입니다.

즉, COPY . /app 에 RUN npm install 이 의존하기에,
COPY . /app 이 캐시를 사용하지 못했다면 RUN npm install 도 사용하지 못하게 되었습니다.

해결

쓸데없는 명령어에 의존하지 않도록 해야합니다.

수정된 Dockerfile:

FROM node

WORKDIR /app

COPY package.json /app

RUN npm install

COPY . /app

EXPOSE 80

CMD ["node", "server.js"]

이 경우, 기존의 이미지를 빌드하고, server.js 를 수정한 후 다시 빌드 결과는 아래와 같습니다.

[+] Building 2.9s (10/10) FINISHED                                                                       docker:desktop-linux
 => [internal] load build definition from Dockerfile                                                                     0.0s
 => => transferring dockerfile: 153B                                                                                     0.0s
 => [internal] load metadata for docker.io/library/node:latest                                                           2.8s
 => [internal] load .dockerignore                                                                                        0.0s
 => => transferring context: 2B                                                                                          0.0s
 => [1/5] FROM docker.io/library/node:latest@sha256:c7a63f857d6dc9b3780ceb1874544cc22f3e399333c82de2a46de0049e841729     0.0s
 => => resolve docker.io/library/node:latest@sha256:c7a63f857d6dc9b3780ceb1874544cc22f3e399333c82de2a46de0049e841729     0.0s
 => [internal] load build context                                                                                        0.0s
 => => transferring context: 1.13kB                                                                                      0.0s
 => CACHED [2/5] WORKDIR /app                                                                                            0.0s
 => CACHED [3/5] COPY package.json /app                                                                                  0.0s
 => CACHED [4/5] RUN npm install                                                                                         0.0s
 => [5/5] COPY . /app                                                                                                    0.0s
 => exporting to image                                                                                                   0.0s
 => => exporting layers                                                                                                  0.0s
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COPY . /app 명령어를 제외하고는 (특히 RUN npm install) 모두 캐시가 적용된 것을 볼 수 있습니다.

주의

컨테이너 보안에서 이미지를 빌드할때 캐시를 사용하지 말라는 의견도 있습니다.

빌드 명령어에 --no-cache 옵션으로 캐시 사용을 끄면, 다음과 같은 이점이 있습니다.

• 매번 의존성과 환경 업데이트를 보장: 오래된 패키지 사용하지 않도록
• Reproducible 빌드 확보: 사람마다 캐싱된 내용이 다를 수 있음
• 개발 편의: 캐시로 인한 예기치 못한 버그 방지

그럼에도, 일단 이 예시는 도커 명령어의 각 줄이 바로 이미지 레이어를 형성한다는 개념을 이해하는 의미로 작성해봤습니다.