【Docker】マルチステージビルドによる効率化

1️⃣ マルチステージビルドのメリット

1. イメージの軽量化

   • ビルド用に必要なツールやライブラリはビルドステージにのみ置き、
     実行ステージには最小限のバイナリだけを含める。
   • 結果として、イメージサイズが大幅に削減できる。

2. ビルド時間短縮

   • 不要な依存やレイヤを実行ステージに含めないことで、
     ダウンロードや展開の時間を削減。

3. セキュリティ向上

   • 実行用ステージにコンパイルツールを含めないため、攻撃対象を減らせる。

4. 保守性・可読性向上

   • 「ビルド」「実行」をステージごとに分けることで、Dockerfileが整理され、
     更新やデバッグがしやすくなる。

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2️⃣ 改善前サンプルコード（単一ステージ）

# golangイメージをベースに使用
FROM golang:1.13.4-alpine3.10

# 作業ディレクトリを/srcに設定
WORKDIR /src

# Goアプリケーションのソースをコンテナにコピー
COPY ./main.go /src

# Goでバイナリをビルドし、実行可能ファイルを/usr/local/bin/startappに出力
RUN go build -o /usr/local/bin/startapp main.go

# 作業ディレクトリをルートに戻す（任意）
WORKDIR /

# コンテナ起動時に実行するコマンドを指定
CMD ["/usr/local/bin/startapp"]

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3️⃣ 改善後サンプルコード（マルチステージ）

# ===== ビルドステージ =====
# golangイメージを使用してビルド専用ステージを作成
FROM golang:1.13.4-alpine3.10 AS builder

# 作業ディレクトリを/srcに設定
WORKDIR /src

# ソースコードをコピー
COPY ./main.go /src

# Goでバイナリをビルド
# CGO_ENABLED=0: CGOを無効化（完全な静的リンク）
# GOOS=linux GOARCH=amd64: Linux x86_64向けにビルド
# -a -installsuffix cgo: 全て再ビルド
RUN CGO_ENABLED=0 GOOS=linux GOARCH=amd64 \
    go build -a -installsuffix cgo -o startapp main.go

# ===== 実行ステージ =====
# 最小限のベース（scratch）を使用
FROM scratch

# ビルドステージからバイナリだけをコピー
COPY --from=builder /src/startapp /startapp

# コンテナ起動時に実行するコマンドを指定
CMD ["/startapp"]

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4️⃣ main.go（共通）

package main

import (
    "net/http"
    "fmt"
)

func main() {
    // "/" にアクセスがあった場合のハンドラ関数
    http.HandleFunc("/", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
        fmt.Fprintf(w, "hello go") // レスポンスに "hello go" を返す
    })

    // ポート80でHTTPサーバを起動
    http.ListenAndServe(":80", nil)
}

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5️⃣ 改善結果の定量比較

項目	改善前	改善後	改善率
ビルド時間	約900秒（約15分）	約180秒（約3分）	約 1/5 に短縮
イメージサイズ	約700MB	約22MB	約 1/30 に軽量化

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6️⃣ 実行手順

# イメージビルド
docker image build -t c4app5 .

# イメージサイズ確認
docker image ls c4app5
# REPOSITORY   TAG       IMAGE ID       CREATED          SIZE
# c4app5       latest    abc123...      X minutes ago    22MB

# コンテナ実行
docker run -d -p 8080:80 c4app5

# 動作確認
curl http://localhost:8080
# => hello go

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7️⃣ まとめ

• 単一ステージではビルド環境の依存がそのまま残るためイメージが重い
• マルチステージ化により、不要な依存を除去して軽量・高速なイメージ作成が可能
• Scratchベースで最小限バイナリだけを配布
• Dockerfile構造を整理することで保守性・可読性が向上

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出典

伊藤裕一著『たった1日で基本が身に付く Docker/Kubernetes超入門』技術評論社
P128~P136 chapter4 session2 Docker向けの小さいイメージを作成してみよう