一、Earthly 介绍

开局一张图，功能全靠吹。

新一代更强大的镜像构建工具 Earthly - 图1

Earthly 是一个更加高级的 Docker 镜像构建工具，Earthly 通过自己定义的 Earthfile 来代替传统的 Dockerfile 完成镜像构建；Earthfile 就如同 Earthly 官方所描述： Makefile + Dockerfile = Earthfile 在使用 Earthly 进行构建镜像时目前强依赖于 buildkit，Earthly 通过 buildkit 支持了一些 Dockerfile 的扩展语法，同时将 Dockerfile 与 Makefile 整合，使得多平台构建和代码化 Dockerfile 变得更加简单；使用 Earthly 可以更加方便的完成 Dockerfile 的代码复用以及更加友好的 CI 自动集成。

二、快速开始

2.1、安装依赖

Earthly 目前依赖于 Docker 和 Git，所以安装 Earthly 前请确保机器已经安装了 Docker 和 Git。

2.2、安装 Earthly

Earthly 采用 Go 编写，所以主要就一个二进制文件，Linux 下安装可以直接参考官方的安装脚本： 
  1. $ sudo /bin/sh -c 'wget https://github.com/earthly/earthly/releases/latest/download/earthly-linux-amd64 -O /usr/local/bin/earthly && chmod +x /usr/local/bin/earthly && /usr/local/bin/earthly bootstrap --with-autocomplete'
安装完成后 Earthly 将会启动一个 buildkitd 容器：earthly-buildkitd。

2.3、语法高亮

目前 Earthly 官方支持 VS Code、VIM 以及 Sublime Text 三种编辑器的语法高亮，具体如何安装请参考 官方文档。

2.4、基本使用

本示例源于官方 Basic 教程，以下示例以编译 Go 项目为样例： 首先创建一个任意名称的目录，目录中存在项目源码文件以及一个 Earthfile 文件； main.go 
  1. package main
  3. import "fmt"
  5. func main() {
  6.     fmt.Println("hello world")
  7. }
Earthfile 
  1. FROM golang:1.17-alpine
  2. WORKDIR /go-example
  4. build:
  5.     COPY main.go .
  6.     RUN go build -o build/go-example main.go
  7.     SAVE ARTIFACT build/go-example /go-example AS LOCAL build/go-example
  9. docker:
  10.     COPY +build/go-example .
  11.     ENTRYPOINT ["/go-example/go-example"]
  12.     SAVE IMAGE go-example:latest
有了 Earthfile 以后就可以使用 Earthly 将其打包为镜像； 
  1. # 目录结构
  2. ~/t/earthlytest ❯❯❯ tree
  3. .
  4. ├── Earthfile
  5. └── main.go
  7. 0 directories, 2 files
  9. # 通过 earthly 进行构建
  10. ~/t/earthlytest ❯❯❯ earthly +docker

新一代更强大的镜像构建工具 Earthly - 图2

构建完成后就可以直接从 docker 的 images 列表中查看刚刚构建的镜像，并运行：

新一代更强大的镜像构建工具 Earthly - 图3

三、进阶使用

3.1、多阶段构建

Earthfile 中包含类似 Makefile 一样的 target，不同的 target 之间还可以通过特定语法进行引用，每个 target 都可以被单独执行，执行过程中 earthly 会自动解析这些依赖关系。 这种多阶段构建时语法很弹性，可以在每个阶段运行独立的命令以及使用不同的基础镜像；从快速开始中可以看到，始终使用了一个基础镜像(golang:1.17-alpine)，对于 Go 这种编译后自带运行时不依赖其语言 SDK 的应用，事实上可以将 “发布物” 仅放在简单的运行时系统镜像内，从而减少最终镜像体积：

新一代更强大的镜像构建工具 Earthly - 图4

由于使用了多个 target，所以可以单独的运行 build 这个 target 来验证编译流程，这种多 target 的设计方便构建应用时对编译、打包步骤的细化拆分，同时也方便进行单独的验证。例如单独执行 build 这个 target 来验证编译流程是否正确：

新一代更强大的镜像构建工具 Earthly - 图5

在其他阶段验证完成后，可以直接运行最终的 target，earthly 会自动识别到这种依赖关系从而自动运行其依赖的 target：

新一代更强大的镜像构建工具 Earthly - 图6

3.2、扩展指令

3.2.1、SAVE

SAVE 指令是 Earthly 自己的一个扩展指令，实际上分为 SAVE ARTIFACT 和 SAVE IMAGE；其中 SAVE ARTIFACT 指令格式如下： 
  1. SAVE ARTIFACT [--keep-ts] [--keep-own] [--if-exists] [--force] <src> [<artifact-dest-path>] [AS LOCAL <local-path>]
SAVE ARTIFACT 指令用于将文件或目录从 build 运行时环境保存到 target 的 artifact 环境；当保存到 artifact 环境后，可以通过 COPY 等命令在其他位置进行引用，类似于 Dockerfile 的 COPY —from… 语法；不同的是 SAVE ARTIFACT 支持 AS LOCAL附加参数，一但指定此参数后，earthly 会同时将文件或目录在宿主机复制一份，一般用于调试等目的。SAVE ARTIFACT 命令在上面的样例中已经展示了，在运行完 earthly +build 命令后实际上会在本地看到被 SAVE 出来的 ARTIFACT：

新一代更强大的镜像构建工具 Earthly - 图7

而另一个 SAVE IMAGE 指令则主要用于将当前的 build 环境 SAVE 为一个 IMAGE，如果指定了 —push 选项，同时在执行 earthly +target 命令时也加入 —push 选项，该镜像将会自动被推送到目标 Registry 上。SAVE IMAGE 指令格式如下： 
  1. SAVE IMAGE [--cache-from=<cache-image>] [--push] <image-name>...

新一代更强大的镜像构建工具 Earthly - 图8

3.2.2、GIT CLONE

GIT CLONE 指令用于将指定 git 仓库 clone 到 build 环境中；与 RUN git clone… 命令不同的是，GIT CLONE 通过宿主机的 git 命令运行，它不依赖于容器内的 git 命令，同时还可以直接为 earthly 配置 git 认证，从而避免将这些安全信息泄漏到 build 环境中；关于如何配置 earthly 的 git 认证请参考 官方文档；下面是 GIT CLONE 指令的样例：

新一代更强大的镜像构建工具 Earthly - 图9

3.2.3、COPY

COPY 指令与标准的 Dockerfile COPY 指令类似，除了支持 Dockerfile 标准的 COPY 功能以外，earthly 中的 COPY 指令可以引用其他 target 环节产生的 artifact，在引用时会自动声明依赖关系；即当在 B target 中存在 COPY +A/xxxxx /path/to/copy 类似的指令时，如果只单纯的执行 earthly +B，那么 earthly 根据依赖分析会得出在 COPY 之前需要执行 target A。COPY 指令的语法格式如下： 
  1. # 与 Dockerfile 相同的使用方式，从上下文复制
  2. COPY [options...] <src>... <dest>
  4. # 扩展支持的从 target 复制方式
  5. COPY [options...] <src-artifact>... <dest>

3.2.4、RUN

RUN 指令在标准使用上与 Dockerfile 里保持一致，除此之外增加了更多的扩展选项，其指令格式如下： 
  1. # shell 方式运行(/bin/sh -c)
  2. RUN [--push] [--entrypoint] [--privileged] [--secret <env-var>=<secret-ref>] [--ssh] [--mount <mount-spec>] [--] <command>
  4. # exec 方式运行
  5. RUN [[<flags>...], "<executable>", "<arg1>", "<arg2>", ...]
其中 <font style="color:rgb(0, 0, 0);">--privileged</font> 选项允许运行的命令使用 privileged capabilities，但是需要 earthly 在运行 target 时增加 <font style="color:rgb(0, 0, 0);">--allow-privileged</font> 选项；<font style="color:rgb(0, 0, 0);">--interactive</font> / <font style="color:rgb(0, 0, 0);">--interactive-keep</font> 选项用于交互式执行一些命令，在完成交互后 build 继续进行，在交互过程中进行的操作都会被持久化到 镜像中：

新一代更强大的镜像构建工具 Earthly - 图10

限于篇幅原因，其他的具体指令请查阅官方文档 Earthfile reference。

3.3、UDCS

UDCs 全称 “User-defined commands”，即用户定义指令；通过 UDCs 可以将 Earthfile 中特定的命令剥离出来，从而实现更加通用和统一的代码复用；下面是一个定义 UDCs 指令的样例： 
  1. # 定义一个 Command
  2. # ⚠️ 注意: 语法必须满足以下规则
  3. # 1、名称全大写
  4. # 2、名称下划线分割
  5. # 3、首个命令必须为 COMMAND(后面没有冒号)
  6. MY_COPY:
  7.     COMMAND
  8.     ARG src
  9.     ARG dest=./
  10.     ARG recursive=false
  11.     RUN cp $(if $recursive =  "true"; then printf -- -r; fi) "$src" "$dest"
  13. # target 中引用
  14. build:
  15.     FROM alpine:3.13
  16.     WORKDIR /udc-example
  17.     RUN echo "hello" >./foo
  18.     # 通过 DO 关键字引用 UDCs
  19.     DO +MY_COPY --src=./foo --dest=./bar
  20.     RUN cat ./bar # prints "hello"
UDCs 不光可以定义在一个 Earthfile 中，UDCs 可以跨文件、跨目录引用：

新一代更强大的镜像构建工具 Earthly - 图11

有了 UDCs 以后，可以通过这种方式将对基础镜像的版本统一控制、对特殊镜像的通用处理等操作全部抽象出来，然后每个 Earthfile 根据需要进行引用；关于 UDCs 的使用样例可以参考 autobuild 项目，其中的 udcs 目录定义了大量的通用 UDCs，这些 UDCs 被其他目标镜的 Earthfile 批量引用。

3.4、多平台构建

在以前使用 Dockerfile 的时候，需要自己配置然后开启 buildkit 来实现多平台构建；在配置过程中可能会很繁琐，现在使用 earthly 可以默认实现多平台的交叉编译，需要做的仅仅是在 Earthfile 中声明需要支持哪些平台而已：

新一代更强大的镜像构建工具 Earthly - 图12

以上 Earthfile 在执行 earthly —push +all 构建时，将会自动构建四个平台的镜像，并保持单个 tag，同时由于使用了 —push 选项还会自动推送到 Docker Hub 上：

新一代更强大的镜像构建工具 Earthly - 图13

四、总结

Earthly 弥补了 Dockerfile 的很多不足，解决了很多痛点问题；但同样可能需要一些学习成本，但是如果已经熟悉了 Dockerfile 其实学习成本不高；所以目前还是比较推荐将 Dockerfile 切换为 Earthfile 进行统一和版本化管理的。本文由于篇幅所限(懒)很多地方没有讲，比如共享缓存等，所以关于 Earthly 更多的详细使用等最好还是仔细阅读一下官方文档。

引用链接

官方文档: https://earthly.dev/get-earthly

官方文档: https://docs.earthly.dev/docs/guides/auth

Earthfile reference: https://docs.earthly.dev/docs/earthfile

autobuild: https://github.com/mritd/autobuild

udcs: https://github.com/mritd/autobuild/tree/main/earthfiles/udcs

官方文档: https://docs.earthly.dev/docs/guides