Introduction aux Cloud Native Buildpacks

Lors de mes tests approfondis de la plateforme PaaS Scalingo, j’ai découvert la puissance des buildpacks pour simplifier le déploiement d’applications. Ces outils, qui transforment automatiquement du code source en applications conteneurisées, sont au cœur de l’expérience développeur sur les plateformes modernes.

Intrigué par cette technologie qui élimine le besoin d’écrire des Dockerfiles tout en garantissant des images optimisées, j’ai décidé d’approfondir le sujet. Ce guide explore les Cloud Native Buildpacks (CNB), l’évolution moderne et standardisée de cette approche, pour vous permettre de les utiliser au-delà des plateformes PaaS.

Origine des buildpacks

Les buildpacks ont été introduits par Heroku en 2011 pour simplifier le déploiement des applications. Leur but : transformer automatiquement du code source en application exécutable sans écrire de Dockerfile.

Rapidement adoptés par d’autres plateformes comme Cloud Foundry, ils ont évolué vers une approche plus modulaire et standardisée avec les Cloud Native Buildpacks (CNB), lancés en 2018 par Heroku et Pivotal sous la CNCF.

Cette évolution marque un tournant : les buildpacks deviennent un outil clé pour la création d’images conteneur automatisée, compatible avec Docker et Kubernetes, idéal pour les pipelines CI/CD.

Qu’est-ce qu’un buildpack ?

Un buildpack est un ensemble de scripts et de règles qui analysent un projet pour en déterminer la stack technique, installer les dépendances nécessaires, puis générer une image de conteneur prête à l’exécution.

L’objectif principal d’un buildpack est de supprimer le besoin d’écrire un Dockerfile tout en garantissant une image optimisée, sécurisée et cohérente entre les environnements.

Comment fonctionne un buildpack (détection, build, release)

Un construction d’un buildpack suit un processus en trois étapes clés, orchestré par un composant appelé lifecycle. Chaque étape joue un rôle précis dans la transformation du code source en image exécutable.

1. Détection (detect)

L’outil commence par analyser le répertoire du projet. Il cherche des fichiers caractéristiques (comme package.json, requirements.txt, etc.) pour déterminer s’il peut s’appliquer.

===> DETECTING

[detector] 4 of 7 buildpacks participating
[detector] paketo-buildpacks/ca-certificates 3.6.3
[detector] paketo-buildpacks/cpython         1.8.11
[detector] paketo-buildpacks/python-start    0.14.11
[detector] paketo-buildpacks/procfile        5.6.4

Si aucun buildpack ne correspond, le processus s’arrêtera ici avec une erreur. Si la détection réussit, le buildpack sera utilisé pour la construction de l’image.

2. Construction (build)

Lorsque la détection réussit, le buildpack :

• Télécharge ou compile les dépendances
• Prépare l’environnement d’exécution
• Organise les fichiers pour qu’ils soient prêts à être lancés

Cette phase peut impliquer plusieurs buildpacks, appelés en chaîne (multi-buildpack).

===> BUILDING
[builder]
[builder] Paketo Buildpack for CA Certificates 3.6.3
[builder]   https://github.com/paketo-buildpacks/ca-certificates
[builder]   Launch Helper: Contributing to layer
[builder]     Creating /layers/paketo-buildpacks_ca-certificates/helper/exec.d/ca-certificates-helper
[builder] Paketo Buildpack for CPython 1.8.11
[builder]   Resolving CPython version
[builder]     Candidate version sources (in priority order):
[builder]       BP_CPYTHON_VERSION -> "3.11"
[builder]       <unknown>          -> ""
[builder]
[builder]     Selected CPython version (using BP_CPYTHON_VERSION): 3.11.4
[builder]
[builder]   Executing build process
[builder]     Installing CPython 3.11.4
[builder]       Completed in 2.313s
[builder]
[builder]   Generating SBOM for /layers/paketo-buildpacks_cpython/cpython
[builder]       Completed in 0s
[builder]
[builder]
[builder]   Configuring build environment
[builder]     PYTHONPATH          -> "/layers/paketo-buildpacks_cpython/cpython"
[builder]     PYTHONPYCACHEPREFIX -> "/tmp"
[builder]
[builder]   Configuring launch environment
[builder]     PYTHONPATH -> "/layers/paketo-buildpacks_cpython/cpython"
[builder]
[builder] Paketo Buildpack for Python Start 0.14.11
[builder]   Assigning launch processes:
[builder]     web (default): python
[builder]
[builder]
[builder] Paketo Buildpack for Procfile 5.6.4
[builder]   https://github.com/paketo-buildpacks/procfile
[builder]   Process types:
[builder]     web: LOG_LEVEL=DEBUG chainlit run src/app.py -w -h --host 0.0.0.0 --port $PORT

Ici , le buildpack Python détecte la version de CPython à utiliser, installe les dépendances nécessaires, et configure l’environnement d’exécution.

3. Le packaging (release)

Avec les Cloud Native Buildpacks, cette étape crée une image conteneur OCI-compatible, prête à être poussée sur un registre.

===> EXPORTING
[exporter] Adding layer 'paketo-buildpacks/ca-certificates:helper'
[exporter] Adding layer 'paketo-buildpacks/cpython:cpython'
[exporter] Adding layer 'buildpacksio/lifecycle:launch.sbom'
[exporter] Adding 1/1 app layer(s)
[exporter] Adding layer 'buildpacksio/lifecycle:launcher'
[exporter] Adding layer 'buildpacksio/lifecycle:config'
[exporter] Adding layer 'buildpacksio/lifecycle:process-types'
[exporter] Adding label 'io.buildpacks.lifecycle.metadata'
[exporter] Adding label 'io.buildpacks.build.metadata'
[exporter] Adding label 'io.buildpacks.project.metadata'
[exporter] Setting default process type 'web'
[exporter] Saving chainlit-app...

Normalement après cette étape, l’image est prête à être poussée sur un registre comme Docker Hub ou Google Container Registry, et peut être déployée sur n’importe quel orchestrateur de conteneurs comme Kubernetes ou Docker Swarm.

docker images |grep chainlit-app

REPOSITORY          TAG       IMAGE ID       CREATED          SIZE
chainlit-app        latest    123456789abc   10 seconds ago   1.7GB

L’image résultante contient tout le nécessaire pour exécuter l’application, y compris les dépendances, les configurations et les métadonnées nécessaires.

L’image peut ensuite être poussée vers un registre de conteneurs pour être déployée sur n’importe quelle plateforme compatible avec les conteneurs.

Le rôle des builders et du lifecycle

Les Cloud Native Buildpacks reposent sur deux composants : le(s) builder(s) et le lifecycle. Ces composants structurent et automatisent tout le processus de création d’images conteneur.

Le lifecycle : l’orchestrateur interne

Le lifecycle est un composant central du système CNB. Il se charge de :

• Analyser le projet (détection)
• Exécuter chaque buildpack dans le bon ordre
• Assembler une image finale conforme aux standards OCI
• Optimiser le résultat via des mécanismes comme le cache ou le rebasage

Il est entièrement stateless, ce qui facilite l’automatisation dans des pipelines CI/CD.

Qu’est-ce qu’un builder ?

Un builder est une image Docker spéciale qui contient :

• Un ensemble de buildpacks organisés en ordre d’exécution.
• Une stack de base (runtime) pour construire et exécuter l’application.
• Un lifecycle pour orchestrer les étapes.

Les builders peuvent être personnalisés ou utilisés tels quels via des projets comme Paketo, Heroku ou Google Cloud Buildpacks.

Exemple de commande

Voici une commande typique utilisant un builder avec pack, l’outil CLI CNB :

pack build mon-app --builder paketobuildpacks/builder:base

Cette ligne suffit à transformer un projet en image conteneur, sans Dockerfile.

Outils nécessaires pour construire un buildpack

Pour utiliser les Cloud Native Buildpacks, vous aurez besoin de plusieurs outils. Voici l’écosystème complet des Cloud Native Buildpacks.

La CLI Pack - L’outil principal

Pack est l’interface de ligne de commande officielle pour les Cloud Native Buildpacks. Il permet de :

• Construire des images à partir du code source
• Créer des builders personnalisés
• Inspecter le contenu des images et buildpacks
• Rebaser les images existantes

Installation de Pack

Dans un premier temps, installez l’outil Pack :

# Linux/macOS via script
(curl -sSL "https://github.com/buildpacks/pack/releases/download/v0.38.2/pack-v0.38.2-linux.tgz" | sudo tar -C /usr/local/bin/ --no-same-owner -xzv pack)

# macOS via Homebrew
brew install buildpacks/tap/pack

# Windows via Chocolatey
choco install pack --version=0.30.0

Docker - Runtime de conteneurs

Docker est requis comme runtime pour exécuter les builders et les images générées.

# Vérifier l'installation
docker --version

# Tester avec un exemple simple
docker run hello-world

Si vous n’avez pas Docker installé, suivez les instructions de mon guide dédié à Docker ↗.

Buildpacks disponibles et écosystème

L’écosystème des buildpacks s’est considérablement enrichi depuis les Cloud Native Buildpacks. Aujourd’hui, plusieurs acteurs proposent des solutions adaptées à différents besoins et environnements. Voici un panorama des principales options disponibles pour vous aider à choisir la solution la plus adaptée à vos projets.

Paketo Buildpacks - L’écosystème de référence

Paketo est devenu le projet le plus mature et complet de l’écosystème CNB. Soutenu par VMware et la communauté Cloud Foundry, il bénéficie d’une gouvernance solide et d’une adoption massive dans l’industrie.

Builders Paketo disponibles

Paketo propose plusieurs builders adaptés à différents cas d’usage, permettant d’optimiser la taille et les fonctionnalités selon vos besoins :

• paketobuildpacks/builder:base - Builder complet pour applications diverses
• paketobuildpacks/builder:tiny - Builder minimal (Ubuntu Bionic)
• paketobuildpacks/builder:full - Builder complet (Ubuntu Jammy)

Le builder base convient à la majorité des cas d’usage, tandis que tiny est idéal pour des déploiements où la taille d’image est critique. Le builder full inclut des outils supplémentaires pour des besoins spécifiques.

Support des langages et frameworks

Paketo propose des buildpacks spécialisés pour chaque écosystème de développement, avec une détection intelligente des gestionnaires de dépendances :

Langage	Buildpack principal	Gestionnaires supportés
Java/JVM	paketo-buildpacks/java	Maven, Gradle, Spring Boot
Node.js	paketo-buildpacks/nodejs	npm, yarn, pnpm
Python	paketo-buildpacks/python	pip, conda, pipenv
Go	paketo-buildpacks/go	go mod, go dep
.NET	paketo-buildpacks/dotnet-core	NuGet, MSBuild
PHP	paketo-buildpacks/php	Composer
Ruby	paketo-buildpacks/ruby	Bundler, RubyGems

Cette approche modulaire permet une grande flexibilité dans la construction des images, chaque buildpack étant spécialisé dans son domaine tout en s’intégrant parfaitement avec les autres.

Google Cloud Buildpacks

Google propose aussi son propre écosystème de buildpacks, optimisé pour Google Cloud Platform.

Builder principal :

• gcr.io/buildpacks/builder:v1 - Builder Google optimisé pour GCP

Buildpacks spécialisés par langage :

• gcr.io/buildpacks/java - Buildpack Java optimisé
• gcr.io/buildpacks/nodejs - Buildpack Node.js optimisé
• gcr.io/buildpacks/python - Buildpack Python optimisé
• gcr.io/buildpacks/go - Buildpack Go optimisé

Les buildpacks Google se distinguent par plusieurs caractéristiques techniques importantes :

• Images distroless : Utilisation d’images de base ultra-légères sans shell ni gestionnaire de paquets
• Sécurité renforcée : Réduction significative de la surface d’attaque avec moins de CVE
• Performance : Temps de démarrage optimisés pour les services serverless

Cette approche est particulièrement recommandée pour les applications destinées à fonctionner exclusivement sur l’infrastructure Google Cloud.

Heroku Buildpacks CNB

Heroku, pionnier des buildpacks, a migré son écosystème vers le standard Cloud Native Buildpacks. Cette migration permet de bénéficier des avantages CNB tout en conservant la simplicité d’utilisation d’Heroku.

# Builder Heroku compatible CNB
heroku/buildpacks:20

Cette migration facilite grandement la transition pour les équipes utilisant déjà Heroku qui souhaitent adopter une approche plus portable. Les buildpacks Heroku CNB conservent la philosophie de simplicité tout en gagnant en flexibilité et en portabilité.

Exemple complet : Application Flask simple

Pour illustrer concrètement l’utilisation d’un buildpack Python, créons une application Flask basique et construisons-la avec les Cloud Native Buildpacks.

Code de l’application Flask

Créez d’abord la structure de votre projet :

mkdir flask-hello-world
cd flask-hello-world

• Code de l’application (app.py) :

Créez le fichier principal de l’application :

from flask import Flask
import os

app = Flask(__name__)

@app.route('/')
def hello_world():
    return '''
    <h1>🚀 Bonjour depuis Flask !</h1>
    <p>Cette application a été construite avec les Cloud Native Buildpacks.</p>
    <p>Version Python : 3.11</p>
    <p>Port : {}</p>
    '''.format(os.environ.get('PORT', '5000'))

@app.route('/health')
def health_check():
    return {'status': 'OK', 'message': 'Application Flask fonctionne parfaitement'}

if __name__ == '__main__':
    port = int(os.environ.get('PORT', 5000))
    app.run(host='0.0.0.0', port=port, debug=True)

• Fichier des dépendances (requirements.txt) :

Définissez les dépendances Python :

Flask==3.0.0
gunicorn==21.2.0

• Fichier de processus (Procfile) :

Créez un Procfile pour définir la commande de lancement :

web: gunicorn --bind 0.0.0.0:$PORT --workers 2 app:app

Construction avec le buildpack

Maintenant, construisons l’image avec le buildpack Python Paketo :

pack build flask-hello-world \
  --builder paketobuildpacks/builder:base \
  --env BP_CPYTHON_VERSION=3.11

Sortie de la construction

Voici ce que vous devriez voir pendant la construction :

===> DETECTING
[detector] 6 of 9 buildpacks participating
[detector] paketo-buildpacks/ca-certificates 3.6.3
[detector] paketo-buildpacks/cpython         1.8.11
[detector] paketo-buildpacks/pip             0.17.4
[detector] paketo-buildpacks/pip-install     0.5.16
[detector] paketo-buildpacks/python-start    0.14.11
[detector] paketo-buildpacks/procfile        5.6.4
===> RESTORING
===> BUILDING
[builder]
[builder]     Selected CPython version (using BP_CPYTHON_VERSION): 3.11.4
[builder]
[builder]   Executing build process
[builder]     Installing CPython 3.11.4
[builder]       Completed in 2.338s
[builder]
[builder]   Generating SBOM for /layers/paketo-buildpacks_cpython/cpython
[builder]       Completed in 0s
[builder]
[builder]
[builder]   Configuring build environment
[builder]     PYTHONPATH          -> "/layers/paketo-buildpacks_cpython/cpython"
[builder]     PYTHONPYCACHEPREFIX -> "/tmp"
[builder]
[builder]   Configuring launch environment
[builder]     PYTHONPATH -> "/layers/paketo-buildpacks_cpython/cpython"
[builder]
[builder] Paketo Buildpack for Pip 0.17.4
[builder]   Resolving Pip version
[builder]     Candidate version sources (in priority order):
[builder]       <unknown> -> ""
[builder]
[builder]     Selected Pip version (using <unknown>): 23.1.2
[builder]
[builder]   Executing build process
[builder]     Installing Pip 23.1.2
[builder]       Completed in 6.945s
[builder]
[builder]   Generating SBOM for /layers/paketo-buildpacks_pip/pip
[builder]       Completed in 0s
[builder]
[builder]   Configuring build environment
[builder]     PYTHONPATH -> "/layers/paketo-buildpacks_pip/pip/lib/python3.11/site-packages:$PYTHONPATH"
[builder]
[builder]   Configuring launch environment
[builder]     PYTHONPATH -> "/layers/paketo-buildpacks_pip/pip/lib/python3.11/site-packages:$PYTHONPATH"
[builder]
[builder] Paketo Buildpack for Pip Install 0.5.16
[builder]   Executing build process
[builder]     Running 'pip install --requirement requirements.txt --exists-action=w --cache-dir=/layers/paketo-buildpacks_pip-install/cache --compile --user --disable-pip-version-check'
[builder]       Collecting Flask==3.0.0 (from -r requirements.txt (line 1))
[builder]         Downloading flask-3.0.0-py3-none-any.whl (99 kB)
[builder]            ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 99.7/99.7 kB 3.0 MB/s eta 0:00:00
...
[builder]
[builder] Paketo Buildpack for Procfile 5.6.4
[builder]   https://github.com/paketo-buildpacks/procfile
[builder]   Process types:
[builder]     web: gunicorn --bind 0.0.0.0:$PORT --workers 2 app:app
===> EXPORTING
[exporter] Adding layer 'paketo-buildpacks/ca-certificates:helper'
[exporter] Adding layer 'paketo-buildpacks/cpython:cpython'
[exporter] Adding layer 'paketo-buildpacks/pip-install:packages'
[exporter] Adding layer 'buildpacksio/lifecycle:launch.sbom'
[exporter] Adding 1/1 app layer(s)
[exporter] Adding layer 'buildpacksio/lifecycle:launcher'
[exporter] Adding layer 'buildpacksio/lifecycle:config'
[exporter] Adding layer 'buildpacksio/lifecycle:process-types'
[exporter] Adding label 'io.buildpacks.lifecycle.metadata'
[exporter] Adding label 'io.buildpacks.build.metadata'
[exporter] Adding label 'io.buildpacks.project.metadata'
[exporter] Setting default process type 'web'
[exporter] Saving flask-hello-world...
[exporter] *** Images (0aa9b8cb55f3):
[exporter]       flask-hello-world
[exporter] Adding cache layer 'paketo-buildpacks/cpython:cpython'
[exporter] Adding cache layer 'paketo-buildpacks/pip:pip'
[exporter] Adding cache layer 'paketo-buildpacks/pip-install:cache'
[exporter] Adding cache layer 'paketo-buildpacks/pip-install:packages'
[exporter] Adding cache layer 'buildpacksio/lifecycle:cache.sbom'
Successfully built image flask-hello-world

Test de l’application

Une fois l’image construite, testez-la localement :

# Lancer l'application
docker run -p 8080:8080 -e PORT=8080 flask-hello-world

Dans un autre terminal, tester les endpoints :

curl http://localhost:8080

    <h1>🚀 Bonjour depuis Flask !</h1>
    <p>Cette application a été construite avec les Cloud Native Buildpacks.</p>
    <p>Version Python : 3.11</p>
    <p>Port : 8080</p>

Maintenant, testons le endpoint de contrôle de santé :

curl http://localhost:8080/health | jq
  % Total    % Received % Xferd  Average Speed   Time    Time     Time  Current
                                 Dload  Upload   Total   Spent    Left  Speed
100    70  100    70    0     0  61457      0 --:--:-- --:--:-- --:--:-- 70000
{
  "message": "Application Flask fonctionne parfaitement",
  "status": "OK"
}

Voila, notre application Flask est maintenant conteneurisée et prête à être déployée sur n’importe quelle plateforme compatible avec les conteneurs, le tout sans avoir écrit une seule ligne de Dockerfile. Vous pouvez pousser cette image vers un registre comme Docker Hub ou Google Container Registry pour la rendre disponible pour le déploiement.

Conclusion

Les Cloud Native Buildpacks ne sont pas simplement une alternative aux Dockerfiles, ils représentent un changement de paradigme vers une approche plus déclarative et automatisée de la conteneurisation. En automatisant les bonnes pratiques et en standardisant les processus de build, ils permettent aux équipes de se concentrer sur ce qui compte vraiment : développer des applications de qualité.

Que vous soyez développeur cherchant à simplifier vos workflows, DevOps optimisant vos pipelines, ou architecte définissant les standards de votre organisation, les buildpacks offrent une solution moderne et évolutive pour vos besoins de conteneurisation.

Cette introduction n’est que le début d’une série complète sur les buildpacks.

La révolution buildpack a commencé. Êtes-vous prêt à l’adopter ?

Ressources supplémentaires

• Documentation officielle des Cloud Native Buildpacks ↗
• Paketo Buildpacks ↗
• Google Cloud Buildpacks ↗
• Heroku Buildpacks ↗

FAQ - Questions Fréquemment Posées

Qu’est-ce qu’un Cloud Native Buildpack ?

Un Cloud Native Buildpack (CNB) est un outil qui transforme automatiquement du code source en image conteneur sans nécessiter de Dockerfile. Il détecte la stack technique d’une application, installe ses dépendances, configure l’environnement d’exécution et génère une image OCI-compatible prônant la sécurité, la portabilité et l’automatisation.

Quelle est l’origine des buildpacks ?

Les buildpacks ont été créés en 2011 par Heroku pour simplifier le déploiement d’applications sans Dockerfile. Ils ont ensuite évolué avec Cloud Foundry, puis vers les Cloud Native Buildpacks sous l’égide de la CNCF en 2018.

Quel est le rôle principal d’un buildpack ?

Le buildpack analyse un projet, installe ses dépendances, prépare l’environnement et génère une image conteneur prête à l’exécution, le tout sans Dockerfile.

Comment fonctionne un buildpack ?

Un buildpack fonctionne en trois étapes : détection du type de projet, construction de l’environnement, et export en image conteneur OCI-compatible via un composant appelé lifecycle.

Qu’est-ce que le lifecycle dans un buildpack ?

Le lifecycle est le cœur du système CNB. Il orchestre la détection, l’exécution des buildpacks, la création de l’image finale et l’optimisation via cache et rebasage.

Qu’est-ce qu’un builder dans l’écosystème CNB ?

Un builder est une image Docker spéciale contenant un ensemble de buildpacks, une stack de base et le lifecycle. Il permet de construire une image sans Dockerfile.

Quels sont les outils nécessaires pour utiliser les CNB ?

Les outils principaux sont la CLI `pack` pour construire les images, et Docker pour exécuter les builders et les images générées.

Qu’est-ce que la CLI Pack ?

Pack est l’outil en ligne de commande officiel pour créer des images avec les Cloud Native Buildpacks. Il permet aussi d’inspecter, rebaser ou personnaliser les builders.

Quels sont les types de builders proposés par Paketo ?

Paketo propose trois builders : `base` pour les usages courants, `tiny` pour des images ultra-légères, et `full` pour des cas plus complexes nécessitant plus d’outils.

Quels langages sont supportés par Paketo ?

Paketo supporte Java, Node.js, Python, Go, .NET, PHP et Ruby avec des buildpacks spécifiques adaptés à chaque écosystème.

Quels sont les avantages des buildpacks Google ?

Les buildpacks de Google utilisent des images distroless pour une sécurité renforcée, une taille réduite et une performance accrue sur GCP.

Les buildpacks Heroku sont-ils compatibles CNB ?

Oui, Heroku a migré vers les Cloud Native Buildpacks pour offrir plus de flexibilité tout en conservant leur simplicité.

Comment tester une application Flask avec un buildpack ?

Après avoir construit l’image avec Pack et le buildpack Python, l’application Flask peut être lancée avec Docker et testée via curl ou un navigateur.

Que contient l’image générée par un buildpack ?

L’image générée contient l’application, ses dépendances, les configurations et les métadonnées nécessaires à son exécution sur une plateforme conteneurisée.

Pourquoi adopter les Cloud Native Buildpacks ?

Les CNB automatisent les bonnes pratiques de build, évitent les erreurs humaines liées aux Dockerfiles, améliorent la sécurité et simplifient les workflows DevOps.