如何创建一个带诊断工具的.NET镜像

现阶段的问题

现在是云原生和容器化时代，.NET Core对于云原生来说有非常好的兼容和亲和性，dotnet社区以及微软为.NET Core提供了非常方便的镜像容器化方案。所以现在大多数的dotnet程序都是部署在各种容器化环境中，比如我们常见的Docker。

微软官方为.NET提供的许多Docker镜像，让我们可以很方便的创建容器化的.NET应用。如下所示就是部分官方提供的不同操作系统的镜像。

其它更详细的内容大家可以点击后面的网址查看：https://hub.docker.com/_/microsoft-dotnet-runtime/

使用VS新建一个项目，微软官方给出的多段构建Dockerfile如下所示：

# 使用aspnet runtime镜像作为基础镜像
FROM mcr.microsoft.com/dotnet/aspnet:6.0-focal AS base
WORKDIR /app
EXPOSE 80

# 使用sdk镜像进行编译
FROM mcr.microsoft.com/dotnet/sdk:6.0-focal AS build
WORKDIR /src
COPY ["WebApplication1/WebApplication1.csproj", "WebApplication1/"]
RUN dotnet restore "WebApplication1/WebApplication1.csproj"
COPY . .
WORKDIR "/src/WebApplication1"
RUN dotnet build "WebApplication1.csproj" -c Release -o /app/build

# 使用build镜像发布
FROM build AS publish
RUN dotnet publish "WebApplication1.csproj" -c Release -o /app/publish

# 拷贝编译结果到base镜像，完成镜像打包
FROM base AS final
WORKDIR /app
COPY --from=publish /app/publish .
ENTRYPOINT ["dotnet", "WebApplication1.dll"]

现在看起来一切都很美好，但是假设我们遇到某一些线上CPU 100%、内存占用率很高或者程序突然停止响应等问题我们需要使用dotnet-trace、dotnet-dump等工具时就会发现使用不了。

而且在没有安装.NET SDK的情况下，我们也无法安装dotnet tool。

解决方案

1.直接使用命令安装dotnet sdk，然后再安装dotnet tool，微软在官网给出的非常方便的安装方案，但是这不是我们想要的，毕竟每次还得下载多麻烦。

2.构建最终镜像使用sdk镜像，这样的话我们就可以直接安装好这些工具，这也不是我们想要的，因为sdk镜像太大了，不利于我们分发和下载（自建机房的钞能力除外）。

3.就是我们今天提到的方案，我们可以利用Docker多段构建，使用sdk镜像安装好dotnet tool以后，直接COPY到我们runtime的镜像，然后在runtime的镜像中使用。

# 使用aspnet runtime镜像作为基础镜像
FROM mcr.microsoft.com/dotnet/aspnet:6.0-focal AS base
WORKDIR /app
EXPOSE 80

# 使用sdk镜像进行编译
FROM mcr.microsoft.com/dotnet/sdk:6.0-focal AS build
WORKDIR /src
COPY ["WebApplication1/WebApplication1.csproj", "WebApplication1/"]
RUN dotnet restore "WebApplication1/WebApplication1.csproj"
COPY . .
WORKDIR "/src/WebApplication1"
RUN dotnet build "WebApplication1.csproj" -c Release -o /app/build
# !!! 在build镜像安装dotnet tools
RUN dotnet tool install -g dotnet-dump \
    && dotnet tool install -g dotnet-trace

# 使用build镜像发布
FROM build AS publish
RUN dotnet publish "WebApplication1.csproj" -c Release -o /app/publish

# 拷贝编译结果到base镜像，完成镜像打包
FROM base AS final
WORKDIR /app

# !!! 从build镜像中把dotnet工具COPY出来 并设置为PATH
COPY --from=build /root/.dotnet/tools /root/.dotnet/tools
ENV PATH="$PATH:/root/.dotnet/tools"

COPY --from=publish /app/publish .
ENTRYPOINT ["dotnet", "WebApplication1.dll"]

其中关键就是这两步，在build中使用dotnet tool来安装好所需要的工具，然后复制到runtime镜像中。

...
# !!! 在build镜像安装dotnet tools
RUN dotnet tool install -g dotnet-dump \
    && dotnet tool install -g dotnet-trace
...
# !!! 从build镜像中把dotnet工具COPY出来 并设置为PATH
COPY --from=build /root/.dotnet/tools /root/.dotnet/tools
ENV PATH="$PATH:/root/.dotnet/tools"

当然我们可以打包一个包含好工具的runtime，供后面使用，就不用每次都安装tool了。我个人比较喜欢使用Ubuntu作为基础镜像，大家也可以用Alpine之类的基础镜像来进一步缩小体积。

# 使用sdk镜像进行编译
FROM mcr.microsoft.com/dotnet/sdk:6.0-alpine AS build

# !!! 在build镜像安装dotnet tools
RUN dotnet tool install -g dotnet-dump \
    && dotnet tool install -g dotnet-trace

# 使用aspnet runtime镜像作为基础镜像
FROM mcr.microsoft.com/dotnet/aspnet:6.0-alpine AS base
WORKDIR /app

# !!! 从build镜像中把dotnet工具COPY出来 并设置为PATH
COPY --from=build /root/.dotnet/tools /root/.dotnet/tools
ENV PATH="$PATH:/root/.dotnet/tools"

最终镜像也很小，当然我们可以使用单文件发布和Native AOT让镜像它变得更小，那就是后话了，不在本文中介绍。

常用的工具

因为公司是自建机房，所以对于存储和网络带宽都比较宽裕，我们一般会在生产环境运行的镜像中安装下面这些工具。

RUN dotnet tool install -g dotnet-dump \
    && dotnet tool install -g dotnet-trace \
    && dotnet tool install -g dotnet-counters \
    && dotnet tool install -g dotnet-sos \
    && dotnet tool install -g dotnet-gcdump \
    && dotnet tool install -g dotnet-monitor \
    && dotnet tool install -g dotnet-symbol \
    && dotnet tool install -g JetBrains.dotTrace.GlobalTools

在遇到线上问题的时候，排查起来非常方便，对于一些内存泄漏和CPU满的问题，配合dotTrace很容易就能定位到问题所在。

总结

本文编写的初衷是因为在群里有很多小伙伴遇到生产环境性能问题的时候，.NET的runtime镜像中没有带一些工具，安装和使用起来很麻烦，所以分享一些我们公司内部一些技巧，希望能帮到大家。