小白服务器编程指北(2)——用Docker编配你的服务器环境

安装Docker

首先要安装Docker。Docker底层使用的是Linux的容器技术。

所以，为了能够使用Docker，我们需要一台安装了兼容版本的Linux内核和二进制文件的最小化功能宿主机。

笔者这里使用了CentOS 7操作系统。

Step1. Update Docker Package Database

更新yum的repo：

sudo yum check-update

Step 2: Install the Dependencies

接下来安装Docker的依赖库：

sudo yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2

The yum-utils switch adds the yum-config-manager. Docker uses a device mapper storage driver, and the device-mapper-persistent-data and lvm2 packages are required for it to run correctly.

yum-utils会安装yum-config-manager，用于我们下一步配置Docker repo。
Docker需要使用设备存储映射驱动（device mapper storage driver），因此，为了Docker能够正确的运行，我们需要安装device-mapper-persistent-data 和 lvm2 packages。

Step 3: Add the Docker Repository to CentOS

sudo yum-config-manager --add-repo https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo

这个yum repo会让我们安装最新版本的Docker。

Step 4: Install Docker On CentOS Using Yum

sudo yum install docker

Step: 5 Manage Docker Service

虽然我们安装了Docker，但是Docker并没有启动。Docker是作为一种服务来运行的：

sudo systemctl start docker

sudo systemctl enable docker

OK，我们就完成了Docker的安装，并启动了Docker服务。

安装Docker-compose

接下来我们来安装Docker-compose。

Compose is a tool for defining and running multi-container Docker applications. With Compose, you use a YAML file to configure your application’s services. Then, with a single command, you create and start all the services from your configuration.

Compose是定义和运行多容器Docker应用程序的工具，使用Compose，您可以使用YAML文件来配置应用程序的服务，然后，使用单个命令创建并启动配置中的所有服务

在Linux系统中，安装Docker-compose由两种方式：

方法一：

sudo curl -L "https://github.com/docker/compose/releases/download/1.25.1/docker-compose-$(uname -s)-$(uname -m)" -o /usr/local/bin/docker-compose

To install a different version of Compose, substitute 1.25.1 with the version of Compose you want to use.

为Docker-compose添加可执行权限：

sudo chmod +x /usr/local/bin/docker-compose

方法二：

利用pip：

#安装pip
$yum -y install epel-release
$yum -y install python-pip
#确认版本
$pip --version
#更新pip
$pip install --upgrade pip
#安装docker-compose
$pip install docker-compose 
#查看版本
$docker-compose version

注意在安装Docker-compose的时候，我们需要安装一下系统的编译支持：

yum install gcc
yum install gcc-c++
yum install python-devel -y

编写Docker file

Docker file用于Docker编译我们的工程。在编写Docker的时候，要注意的是，Docker file的路径，全部是基于Docker file所在目录的。

下图是docker file的目录配置：

最外层的Docker file是用来配置我们的Web 工程，基于python:3.6的镜像：

FROM python:3.6

RUN mkdir /ai_mei_jia

WORKDIR /ai_mei_jia

ADD . /ai_mei_jia

RUN pip3 install -r requirements.txt

EXPOSE 8080

ENV DJANGO_SETTINGS_MODULE=ai_mei_jia.settings.pro

# 赋予start.sh可执行权限
RUN chmod u+x start.sh

#容器启动后要执行的命令
CMD bash ./start.sh

requirements.txt中配置需要Django工程依赖的python库：

uwsgi==2.0.18
psycopg2-binary==2.8.4
Django==3.0.1
djangorestframework==3.11.0
pillow==6.2.1
django-rest-auth==0.9.5
djangorestframework-jwt==1.11.0
django-redis==4.11.0
aliyun_python_sdk_core

start.sh用来在容器启动时，执行必要的shell命令：

python manage.py collectstatic --noinput &&
python manage.py makemigrations &&
python manage.py migrate &&
uwsgi --ini config/uwsgi.ini

在Nginx目录中，我们配置了Nginx需要的Docker file，主要是将我们的Nginx配置文件，拷贝到Nginx容器中：

FROM nginx

# 对外暴露端口
EXPOSE 80 8000

COPY ./config/ai_mei_jia_nginx.conf /etc/nginx/conf.d/

在Redis目录中，配置了Redis需要的Docker file：

FROM redis:5.0
COPY redis.conf /usr/local/etc/redis/redis.conf
CMD [ "redis-server", "/usr/local/etc/redis/redis.conf" ]

编写Docker-compose.yml

我们编写好Docker file之后，就可以在Docker-compose.yml文件中，将这些镜像组织起来了：

version: '3'

services:
  db:
    image: postgres:12
    restart: always
    volumes:
      - ./postgredata:/var/lib/postgresql/data
    environment:
      - POSTGRES_USER=eshi
      - POSTGRES_DB=ai_mei_jia_db
      - POSTGRES_PASSWORD=sw123!

  redis:
      image: redis:5
      restart: always
      command: redis-server
      ports:
        - "6379:6379"
      volumes:
        - ./redisdata:/data

  web:
    build: .
    restart: always
    ports:
      - "8080:8080"
    volumes:
      - .:/ai_mei_jia
      - /tmp/:/tmp/
    depends_on:
      - db
      - redis

  nginx:
    build: ./nginx
    ports:
      - "80:80"
    volumes:
      - ./nginx/config:/etc/nginx/conf.d
      - /tmp/:/tmp/
      - ./media:/usr/share/nginx/html/media
      - ./static:/usr/share/nginx/html/static
    restart: always
    depends_on:
      - web

对于镜像的构建，docker-compose有两种方式：build和image。build的方式后面跟的内容是构建镜像所需的Docker file的路径，如:

...
nginx:
    build: ./nginx
    ...

而image的方式则是之间使用仓库中已有的镜像，后面跟的内容是镜像的仓库路径，这种情况是不需要本地构建镜像的，而是直接将仓库中的镜像pull到本地。如：

...
redis:
      image: redis:5
      ...

我们用depends_on设定了容器之间的依赖关系，在容器启动时，会根据depends_on的顺序来依次启动容器。需要注意的是，这里的容器启动，并不能够确保容器内的数据库能够完全启动，因此可能会发生web连接不上db的问题。

我们用volumes设定了宿主机与容器之间的卷映射，这样做的好处是，我们能够直接在宿主机修改文件内容，如服务器的源代码，或一些配置文件，而不必重新构建镜像。注意，这里映射的宿主机的路径，是相对于docker-compose.yml文件的。

现在，我们在docker-compse文件所在的目录，执行：

docker-compose build

来构建我们的镜像吧！

Docker Networking

在docker-compose文件中，我们一共构建了4个镜像：
db, redis, web, nginx。（当然最后的镜像名称并不是这4个名称，这4个名称主要是用来在docker-compose中容器间的通信）。
我们用depend-on设置了容器之间的依赖关系。

那么，这些容器间是如何通信的呢？

在Docker中，容器之间的通信通过网络创建，这被称为Docker Networking，也是Docker 1.9发布版本中的新功能。

当我们用docker-compose up 启动一组容器后，如果没有指定名称，则docker会默认创建一个Docker Networking网络，容器间通过这个网络来通信。可以理解为Docker创建了一个虚拟的局域网，docker-compose中的每个容器，都是这个局域网内的一个主机，由自己的ip，容器通过这个虚拟局域网来通信。

我们可以用下面命令来查看当前Docker中的networking 列表：

 docker network ls

NETWORK ID          NAME                      DRIVER              SCOPE
63ba93338b3a        ai_mei_jia_copy_default   bridge              local
60090ef6f4ce        ai_mei_jia_default        bridge              local
a5395928d7f8        bridge                    bridge              local
abf7689564f0        host                      host                local
bb9594ed8810        none                      null                local

network分为两种，一种是bringe，一种是overlay。通过overlay模式，我们可以使不同的宿主机间的容器进行通信。在这里，我们只是在同一个宿主机上设置了一个bridge网络。

我们可以通过inspect命令来查看一个网络中的情况：

 docker network inspect ai_mei_jia_copy_default

[
    {
        "Name": "ai_mei_jia_copy_default",
        "Id": "63ba93338b3a86d23723209077b2afac1b4afa94c673e63113153f8031b30e71",
        "Created": "2020-01-21T14:19:06.957571863+08:00",
        "Scope": "local",
        "Driver": "bridge",
        "EnableIPv6": false,
        "IPAM": {
            "Driver": "default",
            "Options": null,
            "Config": [
                {
                    "Subnet": "172.19.0.0/16",
                    "Gateway": "172.19.0.1"
                }
            ]
        },
        "Internal": false,
        "Attachable": true,
        "Containers": {
            "5354921a5c3caa027f88292913f8924a4d627e9a282a115444a73e468d09f357": {
                "Name": "ai_mei_jia_copy_nginx_1",
                "EndpointID": "0a4f9714d4f7a3da0847dc2d50fad39b26e8a211b9b9c01091cfdfc2ae20bad5",
                "MacAddress": "02:42:ac:13:00:05",
                "IPv4Address": "172.19.0.5/16",
                "IPv6Address": ""
            },
            "6ac4a5db1508ac65f9dbe0fea5c698726703a9f1ba23b83a04d9495c298ba75f": {
                "Name": "ai_mei_jia_copy_redis_1",
                "EndpointID": "df03597ad99434dd735c2bf78cf01777a16ae6c6feaf742c67ca6624ee0ae870",
                "MacAddress": "02:42:ac:13:00:02",
                "IPv4Address": "172.19.0.2/16",
                "IPv6Address": ""
            },
            "cc56e63dbb76d468a1338b1c621807604fc75ac4e3797067bf544500c2b4e41f": {
                "Name": "ai_mei_jia_copy_db_1",
                "EndpointID": "67e6f297948f62783737807b577ede01f52fa61b603508f8190b9fd21bd70baf",
                "MacAddress": "02:42:ac:13:00:03",
                "IPv4Address": "172.19.0.3/16",
                "IPv6Address": ""
            },
            "e852a487cf3ab64fd373ec1f6158fe1f58ac02bfe1201c1ca78afa1f4f8fa50d": {
                "Name": "ai_mei_jia_copy_web_1",
                "EndpointID": "8e4b4ae0034e207b46bf6b248ab6219bd2622ce5cdf4e6ab94aa345972ab1308",
                "MacAddress": "02:42:ac:13:00:04",
                "IPv4Address": "172.19.0.4/16",
                "IPv6Address": ""
            }
        },
        "Options": {},
        "Labels": {
            "com.docker.compose.network": "default",
            "com.docker.compose.project": "ai_mei_jia_copy",
            "com.docker.compose.version": "1.25.1"
        }
    }
]

当容器通过docker-compse连接起来后，容器之前的地址就可以用docker-compose配置文件中的名称来代替了，如，在Django的配置文件中，我们可以设置redis和Postgresql的地址为：

DATABASES = {
    'default': {
        'ENGINE': 'django.db.backends.postgresql',
        ...,
        'HOST': 'db', # set in docker-compose.yml
        'PORT': 5432 # default postgres port
    }
}

CACHES = {
    'default': {
        'BACKEND': 'django_redis.cache.RedisCache',
        'LOCATION': 'redis://redis:6379/1',  # redis（容器）
        'OPTIONS': {
            'CLIENT_CLASS': 'django_redis.client.DefaultClient',
        }
    }
}

将镜像上传至阿里云镜像仓库

当本地镜像构建完毕后，我们就需要将镜像上传当仓库，用来在其他的机器上使用我们的镜像。Docker由官方的镜像网站Docker Hub。由于其是国外的网站，上传下载都比较慢，因此我们选用了国内的阿里云Docker镜像网站。

在阿里云的控制台搜索容器镜像服务：

开通服务后，创建一个镜像仓库：

当镜像创建完毕后，你就会得到一个镜像仓库的地址，copy下。

回到宿主机，登录我们刚才的阿里云容器仓库：

sudo docker login --username=erenshi registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com

为我们本地的镜像打tag：

docker tag ai_mei_jia_web:v3 registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/ai_mei_jia_test/ai_mei_jia_test1/ai_mei_jia_web:v3 

push 到仓库：

docker push registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/ai_mei_jia_test/ai_mei_jia_test1/ai_mei_jia_web:v3 

等待一会儿，阿里云的容器仓库里就有我们的镜像啦。不过很奇怪的是，在阿里云的控制台中，并看不到我们上传的镜像，这也许是阿里云的一个bug：

现在，就来修改docker-compose文件中的内容，将本地的build指令，改为使用仓库中的镜像：
将

web:
    build: .

修改为：

web:
    image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/ai_mei_jia_test/ai_mei_jia_test1/ai_mei_jia_web:v3

将

nginx:
    build: ./nginx

修改为：

nginx:
    image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/ai_mei_jia_test/ai_mei_jia_test1/ai_mei_jia_copy_nginx:v1 

OK! 让我们到新的宿主机上，将docker-compose.yml拷贝过来，并将我们的web源码拷贝到对应的目录（因为我们在docker-compose中设置了卷映射，源码会完全映射到web容器的work 目录，所以如果不将源码复制过来，web容器会报找不到文件错误）。

编配镜像：

docker-compose build

编配镜像，因为我们此时的镜像都采用了image模式编配，因此build并不会执行任何事情，而是会等到真正运行的时候，docker才会到仓库中将需要的镜像pull下来。

运行镜像：

docker-compose up -d

这时docker会到仓库将镜像pull到本地，并运行容器。

输入

docker ps

查看容器的运行状态，如果正常的话，应该都是up状态：

如果发现有的容器一直是Restaring状态，有可能是容器内部在启动时发生了错误。这时候可以执行:

docker logs CONTAINER_ID

来查看容器输出的log。

如果还有其他的问题，我们还可以通过命令：

docker exec -it CONTAINER_ID /bin/bash

登录到容器内部。

可能的问题

在docker环境中，可能的问题多是由于Linux防火墙或SELinux引起的。

对于防火墙，我们可以通过命令

firewall-cmd -state

来查看防火墙的运行状态，
并通过：

sudo firewall-cmd --zone=public --permanent --add-port=80/tcp
sudo firewall-cmd --reload

来允许http协议通过80端口来访问我们的服务器。

对于SELinux，我们可以通过命令

sestatus

来查看SELinux的运行状态，并通过修改SELinux的配置文件：

vim /etc/selinux/config

来设置是否启动SELinux。设置完毕后，需要通过命令

shutdown -r now

重启机器来使设置生效。

容器无法解析域名

当我们在容器内部用域名访问外网时，有时可能出现name unresolved的问题。如笔者在使用阿里云SDK发送短信时，SDK提示name unresolved错误。这是因为容器的DNS没有设置正确引起的，这多发生在用虚拟机运行Linux的情况下。

这时候，我们需要修改docker的deamon.json文件：

vim /etc/docker/daemon.json

添加宿主机的DNS地址：

{
"dns": ["192.168.57.5"],
}

然后重启docker服务：

systemctl restart docker

无法访问服务器

但我们在阿里云服务器正确启动服务器容器后，通过浏览器访问服务器网址，却发现无法访问服务器。这是为啥呢？

原来是因为阿里云服务器的安全组默认没有开放80端口的缘故。这时候我们需要到阿里云ECS控制台，选择我们的服务器实例，进入后，选择本实例安全组：

在内网入方向全部规则下面，添加80端口（即Nginx所监听的端口号）：

再次尝试访问网址，这次服务器应该就通了！