【云原生】Docker-compose单机容器集群编排

 1.Compose的相关知识

 1. Compose的相关概念

Compose是单机编排容器集群或者是分布式服务容器的应用工具。通过Compose，可以使用YAML文件来配置应用程序的服务。然后，使用一个命令，就可以从配置中创建并启动所有服务。

Docker-Compose是一个容器编排工具。通过一个.yml或.yaml文件，将所有的容器的部署方法、文件映射、容器端口映射等情况写在一个配置文件里，执行docker-compose up命令就像执行脚本一样，一个一个的安装并部署容器。
 

 2. 为何需要docker-compose

docker镜像管理的问题 
 

多次使用Dockerfile Build Image或者DockerHub拉取Image;

需要创建多个Container，多次编写启动命令；

Container互相依赖的如何进行管理和编排；

当我们服务数量增多的时候，上面三个问题就会更加的被放大，如果这三个问题不解决，其实从虚拟机到容器化除了机器减少一些浪费以外，好像没有更多的变化。Docker有没有什么好的方法，可以让我们通过一个配置就搞定容器编排和运行呢?这个时候Docker Compose就站出来了。
 

Docker Compose的解决方案
 

提供工具用于定义和运行多个docker容器应用；

使用yaml文件来配置应用服务(docker-compse.yml)；

可以通过一个简单的命令docker-compse up可以按照依赖关系启动所有服务；

可以通过一个简单的命令docker-compose down停止所有服务；

当一个服务需要的时候，可以很简单地通过--scale进行扩容；
 

3. Compose的特征 
 

更高的可移植性，Docker Compose仅需一个docker-compse up可以完成按照依赖关系启动所有服务，然后使用docker-compose down轻松将其拆解。帮助我们更轻松地部署复杂的应用程序；

单个主机上的多个隔离环境，Compose可以使用项目名称将环境彼此隔离，这带可以在一台计算机上运行同一环境的多个副本，它可以防止不同的项目和服务相互干扰；
 

 2. Docker-compose的安装

#下载
curl -L https://github.com/docker/compose/releases/download/1.21.1/docker-compose-`uname -s`-`uname -m` -o /usr/local/bin/docker-compose
#安装
chmod +x /usr/local/bin/docker-compose
#查看版本
docker-compose --version
 
 
命令选项
 
-f, --file FILE 指定使用的 Compose 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。
–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。

3. Compose配置常用字段和YAML 文件编写

3.1  YAML 文件格式及编写注意事项 

YAML 是一种标记语言，它可以很直观的展示数据序列化格式，可读性高。类似于 json 数据描述语言，语法比 json 简单的很多。关于 YAML 的真相是，YAML 中只有两种数据结构：序列(sequence)和映射(mapping)。这是两个花哨的名字，你会发现它代表了你非常熟悉的概念。这篇文章解释了这两种结构，更重要的是，介绍了它们是如何协同工作，使 YAML 成为表示你所关心的数据的强大方式。

YAML数据结构通过缩进来表示
连续的项目通过减号来表示
键值对用冒号分隔
数组用中括号 [ ] 括起来
hash 用花括号 { } 括起来
 

（1）YAML 序列 

 YAML 序列是一个列表。在其最简单的形式中，每行有一个项目，每行以破折号和空格开始。将即将进行的任务项目罗列在此，并且以此展开。

---
- JAVA
- python
- c++

于是这三种程序设计语言有着并列的关系，将此罗列为一个列表

（2）YAML 映射 

YAML 映射是一个关键术语与该术语的定义相结合。在其他语言中，映射被称为“键值对”，一般的格式均为“变量：值 ”。简单明了的解释二则之间的关系

---
host：
 Kernel: Linux
 CPU: AMD
 RAM: '16 GB'

以上面为例子，首先用三个破折号为项目的开始，参数host的参数：内核为Linux，cpu为AMD，

运行内存为16GB 

(3)序列的映射 

 当我运用键值对的方式去映射定义一个变量的值，有时候会发现，这个变量不单单是一个值就能阐述清楚，于是我们可以让这个值变为一个序列，就像Java中的数组一样，定义数组命名，多个值进行组成。

eg：

---
hobby:
  - sing
  - dance
  - rap
phone:
  - 123456
  - 111111

（4）映射的映射 

 让一个键项的值中既有键又有值时，你可以使用映射的映射.就比如你的爱好是跳远，跳远就是你爱好的映射值，你能跳两米，于是两米就是跳远的映射值

eg：

---
host1:
  CPU: Intel
  RAM: '32 GB'
host2:
  CPU: AMD
  RAM: '16 GB'

（5）序列的序列 

就像你可以嵌套映射一样，你可以将一个序列嵌套到一个序列中： 

---
- [Linux, FreeBSD, Illumos]
- [YAML, XML, JSON]

序列的序列是 YAML 的实际使用中遇到的最不常见的数据结构 ，但是不排除你会需要一个列表的列表

（6）映射的序列 

你也可以创建一个包含映射的序列。对于人类排序数据的方式来说，这并不太常见，但对于计算机来说，这可能是一个重要的结构。 

---
-
  CPU: AMD
  RAM: '16 GB'
-
  CPU: Intel
  RAM: '16 GB'

 对于 YAML，这可能是最不直观的语法。它在 Python 中呈现时更清晰：

[{"CPU": "AMD", "RAM": "16 GB"}, {"CPU": "Intel", "RAM": "16 GB"}]

 使用 YAML 时需要注意下面事项：
●大小写敏感
●通过缩进表示层级关系
●不支持制表符 tab 键缩进，只能使用空格缩进
●缩进的空格数目不重要，只要相同层级左对齐，通常开头缩进2个空格
●用 # 号注释
●符号字符后缩进1个空格，如冒号 :  、逗号 ,  、横杠 - 
●如果包含特殊字符用单引号('')引起来会作为普通字符串处理，双引号(""): 特殊字符作为本身想表示的意思
 

3.2  Docker Compose配置常用字段

字段	描述
build	使用Dockerfile构建镜像。指定Dockerfile 文件名，要指定Dockerfile文件需要在bui ld标签的子级标签中使用dockerfile标签指定
dockerfile	构建镜像上下文路径（指定Dockerfile文件）
context	可以是dockerfile 的路径，或者是指向git 仓库的url地址
image	指定镜像
command	执行命令，覆盖容器启动后默认执行的命令（类似于 docker run）
container_name	指定容器名称，由于容器名称是唯一的， 如果指定自定义名称，则无法scale指定容器数量（同一个镜像指定多个容器数量）
deploy	指定部署和运行服务相关的配置，只能在Swarm模式使用
environment	添加环境变量
networks	加入网络，引用顶级networks下条目
networks_mode	设置容器的网络模式，如 host，bridge
ports	暴露容器端口，与-p相同，但端口不能低于60
volumes	挂载一个宿主机目录或命令卷到容器中，命令卷要在顶级volumes定义卷名称
volumes_from	从另一个服务或容器挂载卷，可选参数:ro 和:rw。仅版本'2' 支持
hostname	容器主机名
sysctls	在容器内设置内核参数
links	连接到另外一个容器，- 服务名称[:服务别名] （类似于容器互联）
privileged	用来给容器root权限，注意是不安全的，只有两个值：true或false
restart	设置重启策略，never，always, no-failure， unless-stopped
	never，默认策略，在容器退出时不重启容器。
	on-failure，在容器非正常退出时(退出状态非0)，才会重启容器。
	on-failure:3，在容器非正常退出时重启容器，最多重启3次。
	always，在容器退出时总是重启容器。
	unless-stopped，在容器退出时总是重启容器，但是不考虑在Docker守护进程启动时就已经停止了的容器。
depends_on	在使用Compose时，最大的好处就是少打启动命令，但一般项目容器启动的顺序是有要求的，如果直接从上到下启动容器，可能会因为容器依赖问题而启动失败。例如在没启动数据库容器的时候启动应用容器，应用容器会因为找不到数据库而退出。depends_on标签用于解决容器的依赖、启动先后的问题。

3.3 docker-compose中yaml文件的编写实例 

 （1）depends_on 指定依赖关系和启动顺序

 在启动php容器前，就先启动后apache容器和mysql容器，为php组件提供所需启动的依赖环境

 php:
   depends_on:
     - apache
     - mysql

（2）使用镜像

• 如果想使用已存在的镜像，使用image。
• 如果想使用自己构建的镜像，使用build、dockerfile、context。

services:
  nginx:
    build:
      context: ./nginx
      dockerfile: Dockerfile

首先阐明服务为nginx，使用build声明自己要构建镜像：context指定自己要构建镜像的Dockfile文件所在的目录，dockerfile指定构建镜像的Dockerfile的文件名 

（3） 引用网络

在顶级层设置两个网络模式，在服务中引用不同的网络，可以实现网络的隔离，和网络的兼容。（可以理解为vlan） 

 networks:
   lnmp
   lamp
   
 service:
   nginx:
     networks:lnmp
     
   apache:
     networks:lamp
     
   mysql:
     networks:
       lnmp
       lamp
       
   php:
     networks:
       lnmp
       lamp 

（4）命令卷 

 在 version 3，可以在顶级层中定义一个命令卷（例如：db-data），db-data 作为一个中间件，实际并不存在，只是为了做数据同步。（可以理解为vlan）

 version: "3"
 ​
 services:
 ​
   nginx:
     volumes:
     - db_data:/var/lib/db
     
   mysql:
     volumes:
     - db_data:/var/lib/backup/data
 ​
 volumes:       #在顶级层定义一个命令卷
   db_data:

3.4  Docker Compose 常用命令 

命令	描述
build	重新构建服务
ps	列出容器
up	创建和启动容器
exec	在容器里面执行命令
scale	指定一个服务容器启动数量
top	显示容器进程
logs	查看容器输出
down	删除容器、网络、数据卷和镜像
stop/start/restart	停止/启动/重启服务

5. Docker Compose 文件结构

yum install -y tree
tree /opt/compose_nginx
/opt/compose_nginx/
├── docker-compose.yml                #创建模板脚本
├── nginx
│?? ├── Dockerfile                    #创建容器脚本
│?? ├── nginx-1.12.0.tar.gz            #复制源码包
│?? └── run.sh                        #启动服务脚本
└── wwwroot
    └── index.html                    #站点网页

6. Docker-compose 搭建nginx

6.1 搭建nginx

（1）准备依赖文件

mkdir -p /opt/compose 

cd /opt/compose

mkdir nginx myslq php wwwroot

cd /opt/compose/nginx
cp nginx-1.12.0.tar.gz ./
 

vim run.sh
#!/bin/bash
/usr/local/nginx/sbin/nginx

vim Dockerfile
#基于基础镜像
FROM centos:7
#用户信息
MAINTAINER this is nginx image
#添加环境包
RUN yum -y update
RUN yum -y install pcre-devel zlib-devel gcc gcc-c++ make
RUN useradd -M -s /sbin/nologin nginx
#上传nginx软件压缩包，并解压
ADD nginx-1.12.0.tar.gz /usr/local/src/
#指定工作目录
WORKDIR /usr/local/src/nginx-1.12.0
RUN ./configure \
--prefix=/usr/local/nginx \
--user=nginx \
--group=nginx \
--with-http_stub_status_module && make && make install
ENV PATH /usr/local/nginx/sbin:$PATH
#指定http和https端口
EXPOSE 80
EXPOSE 443
//方法一：
RUN echo "daemon off;" >> /usr/local/nginx/conf/nginx.conf            #关闭 nginx 在后台运行
#添加宿主机中run.sh到容器中
ADD run.sh /run.sh
RUN chmod 755 /run.sh
CMD ["/run.sh"]
//方法二：
ENTRYPOINT [ "/usr/local/nginx/sbin/nginx", "-g", "daemon off;" ]
 

创建网站首页文件  后面配置文件里面会建立挂载

echo "

this is test web

" > /opt/compose/wwwroot/index.html

（2）编写配置文件docker-compose.yml
vim /opt/compose_nginx/docker-compose.yml

 

#定义docker-compose版本，可以是2 或 3
version: '3'

#使用services定义服务
services:
  #第一个service
  nginx:
    #设置容器名
    container_name: nginx
    #使用dockerfile来构建镜像
    build:
      #指定Dockerfile文件所在位置
      context: ./nginx
      #指定文件名
      dockerfile: Dockerfile
    #映射端口
    ports:
    - 80:80
    - 443:443
    #设置数据卷挂载
    volumes:
    - ./wwwroot/html:/usr/local/nginx/html
    #加入网络
    networks:
      lnmp:
        ipv4_address: 172.18.0.10
#设置网络为自定义网络
networks:
  lnmp:
    driver: bridge
    ipam:
      config:
      - subnet: 172.18.0.0/16

 

cd /opt/compose_nginx/
docker-compose -f docker-compose.yml up -d

-f, --file FILE ：使用特定的 compose 模板文件，默认为 docker-compose.yml
-p, --project-name NAME ：指定项目名称，默认使用目录名称
-d ：在后台运行

6.2 搭建mysql

（1）准备依赖文件

mkdir -p /opt/compose_mysql/mysql

cd /opt/compose_mysql/mysql

需要把mysql软件包拉到这个文件目录下面

vim  run.sh

vim Dockerfile

FROM centos:7
MAINTAINER this is mysql image 
RUN yum -y install gcc gcc-c++ ncurses ncurses-devel bison cmake make
ADD mysql-boost-5.7.20.tar.gz /usr/local/src/
WORKDIR /usr/local/src/mysql-5.7.20/
RUN cmake \
-DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local/mysql \
-DMYSQL_UNIX_ADDR=/usr/local/mysql/mysql.sock \
-DSYSCONFDIR=/etc \
-DSYSTEMD_PID_DIR=/usr/local/mysql \
-DDEFAULT_CHARSET=utf8  \
-DDEFAULT_COLLATION=utf8_general_ci \
-DWITH_INNOBASE_STORAGE_ENGINE=1 \
-DMYSQL_DATADIR=/usr/local/mysql/data \
-DWITH_BOOST=boost \
-DWITH_SYSTEMD=1 && make -j2 && make install
ADD my.cnf /etc/
ENV PATH=/usr/local/mysql/bin:/usr/local/mysql/lib:$PATH
RUN useradd -M -s /sbin/nologin  mysql && chown mysql:mysql /etc/my.cnf && chown -R mysql:mysql /usr/local/mysql/ && /usr/local/mysql/bin/mysqld \
--initialize-insecure \
--user=mysql \
--basedir=/usr/local/mysql \
--datadir=/usr/local/mysql/data && cp /usr/local/mysql/usr/lib/systemd/system/mysqld.service /usr/lib/systemd/system/
EXPOSE 3306
CMD ["/usr/local/mysql/bin/mysqld"]
~                                   

vim my.cnf

[client]
port = 3306
socket=/usr/local/mysql/mysql.sock

[mysql]
port = 3306
socket = /usr/local/mysql/mysql.sock
auto-rehash

[mysqld]
user = mysql
basedir=/usr/local/mysql
datadir=/usr/local/mysql/data
port = 3306
character-set-server=utf8
pid-file = /usr/local/mysql/mysqld.pid
socket=/usr/local/mysql/mysql.sock
bind-address = 0.0.0.0
skip-name-resolve
max_connections=2048
default-storage-engine=INNODB
max_allowed_packet=16M
server-id = 1

sql_mode=NO_ENGINE_SUBSTITUTION,STRICT_TRANS_TABLES,NO_AUTO_CREATE_USER,NO_AUTO_VALUE_ON_ZERO,NO_ZERO_IN_DATE,NO_ZERO_DATE,ERROR_FOR_DIVISION_BY_ZERO,PIPES_AS_CONCAT,ANSI_QUOTES
~                                        

vim docker-compose.yml

#定义docker-compose版本，可以是2 或 3
version: '3'

#使用services定义服务
services:
  #第一个service
  nginx:
    #设置容器名
    container_name: nginx
    #使用dockerfile来构建镜像
    build:
      #指定Dockerfile文件所在位置
      context: ./nginx
      #指定文件名
      dockerfile: Dockerfile
    #映射端口
    ports:
    - 80:80
    - 443:443
    #设置数据卷挂载
    volumes:
    - ./wwwroot/html:/usr/local/nginx/html
    #加入网络
    networks:
      lnmp:
        ipv4_address: 172.18.0.10

  mysql:
    container_name: mysql
    build:
      context: ./mysql
      dockerfile: Dockerfile
    ports:
  - 3306:3306
    networks:
      lnmp:
        ipv4_address: 172.18.0.20
    volumes:
    - db-data:/usr/local/mysql
    privileged: true

#  php:
#    container_name: php
#    build:
#      context: ./php
#      dockerfile: Dockerfile
#    ports:
#    - 9000:9000
#    networks:
#      lnmp:
#        ipv4_address: 172.18.0.30
#    volumes: 
#    - db-data:/usr/local/mysql
#    - ./nginx/html:/usr/local/nginx/html
#    depends_on:
#    - nginx
#    - mysql

#设置网络为自定义网络
networks:
  lnmp:
    driver: bridge
    ipam:
      config:
      - subnet: 172.18.0.0/16

volumes:
  db-data:

 

docker-compose -f docker-compose.yml up -d

 

6.2 搭建php

vim Dockerfile

vim docker-compose.yml 

docker-compose -f docker-compose.yml up -d

version: '3'
services:
 nginx:
  container_name: nginx
  build:
    context: ./nginx
    dockerfile: Dockerfile
  ports:
  - 80:80
  - 443:443
  volumes:
  - ./nginx/html:/usr/local/nginx/html
  networks:
    lntp:
      ipv4_address: 172.18.0.10

 mysql:
  container_name: mysql
  build:
    context: ./nginx
    dockerfile: Dockerfile
  ports:
  - 3306:3306
  volumes:
  - db-data:/usr/local/mysql
  privileged: true
  networks:
    lntp:
      ipv4_address: 172.168.0.20

 php:
 container_name: php
 build:
context: ./php
   dockerfile: Dockerfile
 ports:
 - 9000:9000
 volumes:
 - db-data:/usr/local/php
 - ./nginx/html:/usr/local/nginx/html
 depends on:
 - nginx
 - mysql
 networks:
  lntp:
     ipv4_address: 172.168.0.30

networks:
  drives: bridge
  ipam:
    config:
    - subnet: 172.168.0.0/16

volume:
 db-data