[容器化技术之八] Compose集成式应用组合及service编排

一、Compose简介

  Compose项目是Docker官方的开源项目，负责实现对Docker容器集群的快速编排。其代码目前在https://github.com/docker/compose上开源。

Compose定位是 [ 定义和运行多个Docker容器应用 ]，其前身是开源项目Fig。

  从[容器化技术之四] 构建私有镜像中，可知使用一个Dockerfile模板文件，可以让用户很方便地定义一个单独的应用容器。然而，在日常工作中，经常会碰到需要多个容器互相配合来完成某项任务的情况。例如要实现一个Web项目，除了Web服务容器本身，往往还需要再加上后端的数据库服务容器，甚至还包括负载均衡容器等。

  大多数情况下, 完整的应用由多个服务组合而成, docker解决了单容器(服务)的问题, 但无法同时协调多个容器, docker-compose正是解决这一问题。

  Compose恰好满足了这样的需求，它允许用户通过一个单独的docker-compose.yml模板文件来定义一组关联的应用容器为一个项目（project）。

  Compose中有两个重要的概念：

• 服务（service）：一个应用的的容器，实际上可以包括若干运行相同镜像的容器实例。
• 项目（project）：由一组关联的应用容器组成的一个完整业务单元。

  Compose的默认管理对象是项目，通过子命令对项目中的一组容器进行便捷地生命周期管理。

  Compose由Python编写，实际上调用了Docker服务提供的API来对容器进行管理。

二、安装和卸载

Compose支持Linux、macOS、Windows 10三大平台。

  Compose可以通过Python的包管理工具pip进行安装，也可以直接下载编译好的二进制文件使用，甚至能够直接在Docker容器中运行。

  Docker for Mac、Docker for Windows自带docker-compose二进制文件，安装Docker之后可以直接使用，通过以下命令可以查看docker-compose的版本。

docker-compose --version

  Linux系统需要单独使用二进制或者pip方式进行安装。

• 二进制包

  在Linux上的安装十分简单，从官方Github Release处直接下载编译好的二进制文件即可。例如，在Linux 64位系统上直接下载对应的二进制包。

sudo curl -L https://github.com/docker/compose/releases/download/1.17.1/docker-compose-`uname -s`-`uname -m` > /usr/local/bin/docker-compose
sudo chmod +x /usr/local/bin/docker-compose

  由于从github上下载的速度太慢了，改从daocloud下载，秒达！

• PIP安装

  如果计算机的架构是ARM（例如，树莓派），建议使用pip安装。

sudo pip install -U docker-compose

二、Compose构建dubbo-admin服务

一个项目可以由多个服务（容器）关联而成，Compose面向项目进行管理。

场景：最常见的项目是web网站，一般的web网站都会依赖第三方提供的服务（比如：DB和>cache），这里使用dubbo-admin作为例子（dubbo-admin依赖zookeeper）。

1、获取源码

  从github上获取dubbo-admin的master分支源码

git clone -b master https://github.com/apache/incubator-dubbo-ops.git

2、编译打包

  修改admin中的application配置，把zookeeper地址改为zookeeper://zookeeper:2181

  使用maven进行编译打包

mvn clean package -Dmaven.test.skip=true

  因为centos默认安装的是JRE而不是JDK，所以编译会报错，先使用以下命令安装JDK

yum install java-1.8.0-openjdk
yum install java-1.8.0-openjdk-devel

  再重新编译即可正常打包

3、编写Dockerfile

  在dubbo-admin目录下编写Dockerfile文件，内容为：

# FROM：表示使用jdk8环境为基础镜像，如果镜像不是本地的会从DockerHub进行下载
#FROM openjdk:8-jdk-alpine
FROM openjdk:8-jdk

# 作者
MAINTAINER study.163.com

# 使用数据卷
VOLUME /tmp

# ADD：拷贝文件并且重命名
ADD ./target/dubbo-admin-0.0.1-SNAPSHOT.jar app.jar

# ENTRYPOINT：为了缩短tomcat的启动时间，添加java.security.egd的系统属性指向/dev/urandom作为ENTRYPOINT
ENTRYPOINT ["java", "-Djava.security.egd=file:/dev/./urandom", "-jar", "/app.jar"]

  由于本地不存在openjdk的镜像，所以构建的时候会先从Docker Hub拉取openjdk的镜像，尽管已经配置了网易的加速器，但下载速度还是急死人，所以多配置了阿里云和Docker Hub的加速器，其中阿里云的镜像加速器需要从控制台获取，需要先进入镜像容器服务，添加一个命名空间，点击镜像加速器菜单即可获取专用阿里云镜像加速器，如图所示：

  配置上面的阿里云镜像加速器

  然后重新加载配置并重启docker服务

systemctl daemon-reload
systemctl restart docker

  再重新构建，发现速度duang duang一下子上去了哈哈

docker build -t dubbo-admin:1.0 .

4、编写docker-compose.yml

  在项目根目录下编写docker-compose.yml文件，这个是Compose使用的主模板文件

version: '3.4'
services:
  zk_server:
    image: zookeeper:3.4
    ports:
      - 2181:2181
  dubbo-admin:
    image: dubbo-admin:1.0
    links:
      - zk_server:zookeeper
    depends_on:
      - zk_server
    ports:
      - 7001:7001

version：Compose版本
services：docker-compose协调的服务列表
  zk_server是服务列表中的第一个，使用的镜像是zookeeper:3.4，端口映射为2181对应宿主机的2181；
  dubbo-admin是服务列表中的第二个，使用的镜像是dubbo-admin:1.0，links参数定义了容器与容器之间的依赖关系，这里依赖的是上面定义的服务zk_server，端口映射为7001对应宿主机的7001。

5、运行compose项目

  在docker-compose.yml文件所在目录执行：

docker-compose up

  可以看到按照服务列表定义的顺序，先启动了zk服务，后启动了dubbo-admin（使用spring-boot），如下图所示：

  在浏览器中方位 http://服务器ip:7001进行验证，用户名密码为： root/root  guest/guest

三、Compose命令说明

  命令对象与格式：执行docker-compose [COMMAND] --help或者docker-compose help [COMMAND]可以查看具体某个命令的使用格式。

docker-compose命令的基本的使用格式是：

docker-compose [-f=...] [options] [COMMAND] [ARGS...]

命令选项：

• -f, --file FILE：指定模板文件，默认为docker-compose.yml，可以多次指定。
• -p, --project-name NAME：指定项目名称，默认将使用所在目录名称作为项目名称。
• --x-networking：使用Docker的可拔插网络后端特性。
• --x-network-driver DRIVER：指定网络后端的驱动，默认为bridge。
• --verbose：输出更多调试信息。
• -v, --version：打印版本并退出。

命令	说明
build	格式为docker-compose build [options] [SERVICE...]。 构建（重新构建）项目中的服务容器。 可以随时在项目目录下运行docker-compose build来重新构建服务。 选项包括： --force-rm：删除构建过程中的临时容器。 --no-cache：构建镜像过程中不使用cache（这将加长构建过程）。 -pull：始终尝试通过pull来获取更新版本的镜像。
version	格式为docker-compose version 打印版本信息。
config	验证Compose格式是正确，若正确则显示配置，若格式错误显示错误原因
exec	进入指定的容器
images	列出Compose文件中包含的镜像
logs	格式为docker-compose logs [options] [SERVICE...]。 查看服务容器的输出。默认情况下，docker-compose将对不同的服务输出使用不同的颜色来区分。可以通过--no-color来关闭颜色。
down	停止up命令所启动的容器（经过测试发现容器也会被删除），并移除网络
help	获得一个命令的帮助
kill	通过发送SIGKILL信号来强制停止服务容器
pause	格式为docker-compose pause [SERVICE...] 暂停一个服务容器
port	格式为docker-compose port [options] SERVICE PRIVATE_PORT 打印某个容器端口所映射的公共端口。 选项： --protocol=proto：指定端口协议，tcp（默认值）或者udp。 --index=index：如果同以服务存在多个容器，指定命令对象容器的序号（默认为1）。
ps	格式为docker-compose ps [options] [SERVICE...] 列出项目中目前的所有容器。 选项： -q：只打印容器的ID信息。
push	推送服务依赖的镜像到Docker镜像仓库
pull	格式为docker-compose pull [options] [SERVICE...]。 拉取服务依赖的镜像。 选项： --ignore-pull-failures：忽略拉取镜像过程中的错误。
restart	格式为docker-compose restart [options] [SERVICE...] 重启项目中的服务。 选项： -t, --timeout TIMEOUT：指定重启前停止容器的超市（默认为10秒）。
rm	格式为docker-compose rm [options] [SERVICE...] 删除所有（停止状态的）服务容器。推荐先执行docker-compose stop命令来停止容器。 选项： -f, --force：强制直接删除，包括非停止状态的容器。一般尽量不要使用该选项。 -v：删除容器所挂载的数据卷。
run	格式为docker-compose run [options] [-p PORT...] [-e KEY=VAL...] SERVICE [COMMAND] [ARGS...] 在指定服务上执行一个命令。例如： docker-compose run ubuntu ping docker.com
scale	格式为docker-compose scale [options] [SERVICE=NUM...] 设置指定服务运行的容器个数。例如： docker-compose scale web=3 db=2 将启动3个容器运行web服务，2个容器运行db服务。
start	格式为docker-compose start [SERVICE...] 启动已经存在的服务容器。
stop	停止已经存在的服务容器。
top	查看各个服务容器内运行的进程。
unpause	格式为docker-compose unpause [SERVICE...] 恢复处于暂停状态中的服务。
up	该命令十分强大，它将尝试自动完成包括构建镜像，（重新）创建服务，启动服务，并关联服务相关容器的一系列操作。链接的服务都将会被自动启动，除非已经处于运行状态。 选项： -d：在后台运行服务容器。 --no-color：不使用颜色来区分不同的服务的控制台输出。 --no-deps：不启动服务所链接的容器。 --force-recreate：强制重新创建容器，不能与--no-recreate同事使用。 --no-recreate：如果容器已经存在了，则不重新创建，不能与--force-recreate同时使用。 --no-build：不自动构建缺失的服务镜像。 -t, --timeout TIMEOUT：停止容器时候的超市（默认为10秒）。

四、Compose模板文件

  模板文件是使用Compose的核心，涉及到的指令关键字比较多，但是大部分指令跟docker run相关参数的含义都是类似的。

  默认的模板文件名称为docker-compose.yml，格式为YAML格式。注意每个服务都必须通过image指令指定镜像或build指令（需要Dockerfile）等来自动构建生成镜像。

  如果使用build指令，在Dockerfile中设置的选项（例如：CMD、EXPOSE、VOLUME、ENV等）将会自动被获取，无需在docker-compose.yml中再次设置。下面介绍常用指令的用法：

1、build

  指定Dockerfile所在文件夹的路径（可以是绝对路径，或者相对docker-compose.yml文件的路径）。Compose将会利用它自动构建这个镜像，然后使用这个镜像。

使用context指令指定Dockerfile所在文件夹的路径
使用dockerfile指令指定Dockerfile文件名
使用arg指令指定构建镜像时的变量

示例：

version: '3'
services:
     webapp:
          build:
              context:./dir
              dockerfile: Dockerfile-alternate
              args:
                   buildno: 1

2、command

  覆盖容器启动后默认执行的命令。

command: echo "hello world"

3、configs

  仅用于Swarm mode。

4、Container_name

  指定容器名称。默认将会使用项目名称_服务名称_序号这样的格式。

container_name:docker-web-container

5、deploy

  仅用于Swarm mode。

6、devices

  指定设备映射关系

devices:
    - "/dev/ttyUSB1:/dev/ttyUSB0"

7、depends_no

  解决容器的依赖、启动先后的问题。

8、dns

  自定义DNS服务器，可以是一个值，也可以是一个列表。

dns: 8.8.8.8
dns:
    - 8.8.8.8
    - 114.114.114.114

9、environment

  设置环境变量。可以使用数组或字典两种格式，只给定名称的变量会自动获取运行Compose主机上对应变量的值，可以用来防止泄露不必要的数据。

environment:
    RACK_ENV: development
    SESSION_SECRET
environment:
    - RACK_ENV=development
    - SESSION_SECRET

10、expose

  暴露端口但不映射到宿主机，只被连接的服务访问。仅可以指定内部端口为参数。

expose: 
     - "3000"
     - "8000"

11、extra_hosts

  类似Docker中的--add_host参数，指定额外的host名称映射信息。会在启动后的服务容器中/etc/hosts文件中添加一条条目。

extra_hosts:
    - "googledns:8.8.8.8"

11、healthcheck

  通过命令检查容器是否健康运行。

healthcheck:
     test: ["CMD", "curl", "-f", "http://localhost"]
     interval: 1m30s
     timeout: 10s
     retries: 3

12、image

  指定为镜像名称或镜像ID。如果镜像在本地不存在，Compose将会尝试先拉取这个镜像。

image: session-web:latest

13、labels

  为容器添加Docker元数据（metadata）信息。例如可以为容器添加辅助说明信息。

labels:
     com.study.department: "devops department"
     com.study.release: "v1.0"

14、links

  连接到其他容器。

注意：不推荐使用该指令。应该使用docker network，建立网络，而docker run --network来连接特定网络；或者使用version: '2'和更高版本的docker-compose.yml直接定义自定义网络并使用。

15、network_mode

  设置网络模式。使用和docker run的--network 参数一样的值。

network_mode: "bridge"
network_mode: "host"
network_mode: "none"

16、networks

  配置容器连接的网络。

version: "3"
services:
     some-service:
          network:
               - some-network
networks:
     some-network:

17、ports

  暴露端口信息。使用宿主端口:容器端口（HOST:CONTAINER）格式，或者仅仅指定容器的端口（宿主将会随机选择端口）都可以。

ports:
    - "3000"
    - "8000:8000"

18、volumes

  数据卷所挂载路径设置，可以设置宿主机路径 ，同时支持相对路径。

volumes:
     - /var/lib/mysql
     - cache/:/tmp/cache
     - ~/configs:/etc/configs/:ro

19、ulimits

  指定容器的ulimits限制值。

  例如，指定最大进程数为65535，指定文件句柄数为20000（软限制，应用可以随时修改，不能超过硬限制）和40000（系统硬限制，只能root用户提高）

ulimits:
     nproc: 65535
     nofile:
          soft: 20000
          hard: 40000

其他指令

  此外，还有包括domainname,entrypoint, hostname, ipc, mac_address, privileged, read_only, shm_size, restart, stdin_open, tty, user, working_dir等指令，基本都跟docker run中对应参数的功能一致。

• 指定服务容器启动后执行的入口文件

entrypoint:/code/entrypoint.sh

• 指定容器中运行应用的用户名

user:nginx

• 指定容器中工作目录

working_dir:/code

• 指定容器中搜索域名、主机名、mac地址等

domainname: your_website.com
hostname: test
mac_address: 08-00-27-00-0C-0A

• 允许容器中运行一些特权命令

privileged:true

• 指定容器退出后的重启策略为始终重启。在生产环境中推荐配置为always或者unless-stopped

restart:always

• 以只读模式挂载容器的root文件系统，意味着不能对容器内容进行修改

read_only: true

• 打开标准输入，可以接收外部输入

stdin_open: true

• 模拟一个伪终端

tty:true

读取变量

  Compose模板文件支持动态读取主机系统环境变量和当前目录下的.env文件中的变量。

例如，下面的Compose文件将从运行它的环境中读取变量${MONGO_VERSION}的值，并写入执行的指令中。

version: "3"
services:
     db:
          image: "mongoL${MONGO_VERSION}"

如果执行MONGO_VERSION=3.2，docker-compose up则会启动一个mongo:3.2的镜像的容器。若当前目录存在.env文件。执行docker-compose命令时将从该文件中读取变量。