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九、Docker-Compose

1、Docker Compose介绍

Docker Compose是一个定义和运行多容器应用的单机编排工具。通过Docker Compose你可以使用一个单一的YAML文件来配置多个应用服务，通过一条命令，就可以将所有配置的服务全部启动起来。

使用Docker Compose的三个步骤：

使用Dockerfile定义环境，这样可以确保其在任意地方运行
使用docker-compose.yml文件定义服务，这样它们就可以在独立环境中一起运行
运行docker-compose up使用docker-compose启动所有应用

Docker Compose可以管理应用的整个生命周期：

启动、停止、重建服务
查看服务的运行状态
流式输出服务日志
对服务执行一次性命令

2、Docker Compose安装

二进制安装：

下载地址：https://github.com/docker/compose/releases

pip安装：

pip install docker-compose

3、Docker Compose基本示例

3.1、基本文件及目录设置

mkdir composetest
cd composetest

在上面的目录中创建一个app.py文件，内容如下：

import time

import redis
from flask import Flask


app = Flask(__name__)
cache = redis.Redis(host='redis', port=6379)


def get_hit_count():
    retries = 5
    while True:
        try:
            return cache.incr('hits')
        except redis.exceptions.ConnectionError as exc:
            if retries == 0:
                raise exc
            retries -= 1
            time.sleep(0.5)


@app.route('/')
def hello():
    count = get_hit_count()
    return 'Hello World! I have been seen {} times.\n'.format(count)

if __name__ == "__main__":
    app.run(host="0.0.0.0", debug=True)

再创建一个pip.conf文件，内容如下：

[global]
index-url = https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/

[install]
trusted-host=mirrors.aliyun.com

3.2、创建一个Dockerfile

仍然在composetest目录中创建一个Dockerfile，内容如下：

FROM python:3.4-alpine
ADD . /code
WORKDIR /code
RUN pip install -r requirements.txt
CMD ["python", "app.py"]

3.3、通过docker-compose.yml定义服务

docker-compose.yml内容如下：

version: '3'
services:
  web:
    build: .
    ports:
     - "5000:5000"
  redis:
    image: "redis:alpine"

这个文件定义了两个服务：web和redis。

web服务使用当前目录的Dockerfile进行构建，并且映射web服务的5000端口到宿主机5000端口。
redis服务使用一个公共的redis镜像。

3.4、通过Docker Compose构建并启动服务

docker-compose up

这个时候可以通过http://127.0.0.1:5000来访问这个web服务。

3.5、修改Compse文件，添加一个挂载点

修改docker-compose.yml，内容如下：

version: '3'
services:
  web:
    build: .
    ports:
     - "5000:5000"
    volumes:
     - .:/code
  redis:
    image: "redis:alpine"

添加了一个volumes配置项，将当前目录挂载至web容器的/code目录下。

然后我们通过docker-compose up重新构建应用，再次访问，会发现结果与上面完全相同。

3.6、更新应用

我们修改本地的app.py，修改Hello World!为Hello from Dokcer，如下：

return 'Hello from Docker! I have been seen {} times.\n'.format(count)

这个时候再次访问http://127.0.0.1:5000，发现访问内容也随之修改。

这是因为在上面我们将本地目录挂载进了容器，我们修改本地的app.py就相当于修改了容器内的文件。

4、Docker Compose常用命令说明

在上面的一个简单示例中，我们已经使用了docker-compose up来启动一个docker-compose.yml文件定义的服务。我们刚刚通过docker-compose up虽然启动了服务，当是docker-compose指令却在前台执行，如果需要将其放入后台运行，可以使用-d参数：

docker-compose up -d

docker-compose up还可以使用--scale参数实现服务的扩缩容：

[root@app composetest]# docker-compose up -d --scale web=2
Recreating composetest_web_1 ... 
Recreating composetest_web_1 ... done
Creating composetest_web_2   ... done

还可以通过-f选项指定compose文件：

[root@app tranning]# docker-compose -f test-compose.yml up -d
Creating network "tranning_default" with the default driver
Creating network "tranning_frontend" with the default driver
Creating network "tranning_backend" with the default driver
Creating tranning_visualizer_1 ... done
Creating tranning_redis_1      ... done
Creating tranning_worker_1     ... done
Creating tranning_db_1         ... done
Creating tranning_result_1     ... done
Creating tranning_vote_1       ... done

需要说明的是，如果使用自动扩容，则web服务不能做端口映射，否则会出现端口冲突的情况

下面我们说一说其他常用的docker-compose命令：

docker-compose ps

[root@app composetest]# docker-compose ps 
       Name                      Command               State           Ports         
-------------------------------------------------------------------------------------
composetest_redis_1   docker-entrypoint.sh redis ...   Up      6379/tcp              
composetest_web_1     python app.py

docker-compose stop

[root@app composetest]# docker-compose stop
Stopping composetest_redis_1 ... done
Stopping composetest_web_1   ... done

[root@app composetest]# docker-compose stop web
Stopping composetest_web_1 ... done

docker-compose start

[root@app composetest]# docker-compose start
Starting web   ... done
Starting redis ... done

[root@app composetest]# docker-compose start web
Starting web ... done

docker-compose restart

[root@app composetest]# docker-compose restart
Restarting composetest_web_1   ... done
Restarting composetest_redis_1 ... done

docker-compose run [command]

[root@app composetest]# docker-compose run web env
PATH=/usr/local/bin:/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin
HOSTNAME=72ad8a0682b7
TERM=xterm
LANG=C.UTF-8
GPG_KEY=97FC712E4C024BBEA48A61ED3A5CA953F73C700D
PYTHON_VERSION=3.4.9
PYTHON_PIP_VERSION=18.0
HOME=/root

docker-compose down

[root@app composetest]# docker-compose down
Stopping composetest_redis_1 ... done
Stopping composetest_web_1   ... done
Removing composetest_redis_1 ... done
Removing composetest_web_1   ... done
Removing network composetest_default

通过--volumes还要以删除自动挂载的容器卷

docker-compose build

默认情况下，我们写好了Dockerfile，第一次通过docker-compose启动的时候，会自动完成构建，但如果随后Dockerfile发生了改动，再次通过docker-compose来启动实现更新的话，docker-compose不会再次自动构建镜像，而是复用第一次生成的镜像，如果希望镜像能够被重新构建，需要单独执行docker-compose build

docker-compose top

[root@app composetest]# docker-compose top
composetest_redis_1
UID    PID    PPID    C   STIME   TTY     TIME         CMD     
---------------------------------------------------------------
100   89653   89634   0   23:26   ?     00:00:00   redis-server

composetest_web_1
UID     PID    PPID    C   STIME   TTY     TIME                 CMD             
--------------------------------------------------------------------------------
root   89635   89619   0   23:26   ?     00:00:00   python app.py               
root   89742   89635   0   23:26   ?     00:00:00   /usr/local/bin/python app.py

其它

docker-compose rm       # 通过这种方式也能删除指定服务，但不会删除网络和volumes
docker-compose kill     # 强制杀死一个服务
docker-compose logs     # 用于查看日志

5、Docker Compose文件详解

通过之前的示例，其实我们可以看到，所有服务的管理，都是依靠docker-compose.yml文件来实现的。那么我们接下来就详细说一说docker-compose.yml文件中的常用指令。

compose文件使用yml格式，docker规定了一些指令，使用它们可以去设置对应的东西，主要分为了四个区域：

version：用于指定当前docker-compose.yml语法遵循哪个版本
services：服务，在它下面可以定义应用需要的一些服务，每个服务都有自己的名字、使用的镜像、挂载的数据卷、所属的网络、依赖哪些其他服务等等。
networks：应用的网络，在它下面可以定义应用的名字、使用的网络类型等。
volumes：数据卷，在它下面可以定义数据卷，然后挂载到不同的服务下去使用。

version

用于指定当前compose文件语法遵循哪个版本，下面这张表是不同的Compose文件版本兼容的Docker版本：

docker-compse

services

我们上面所说的所有服务的定义都是定义在services区域中，接下来，我们学习下services下常用的配置项

image

标明image的ID，这个image ID可以是本地也可以是远程的，如果本地不存在，compose会尝试pull下来
示例：

image: ubuntu
image: hub.dz11.com/library/tomcat:8

build

该参数指定Dockerfile文件的路径，compose会通过Dockerfile构建并生成镜像，然后使用该镜像
示例：

build: /path/to/build/dir

command

重写默认的命令，或者说指定启动容器的命令
示例：

command: "/run.sh"

links

链接到其他服务中的容器，可以指定服务名称和这个链接的别名，或者只指定服务名称
示例：

links:
  - db
  - db:database
  - redis

此时，在容器内部，会在/etc/hosts文件中用别名创建几个条目，如下：

172.17.2.100 db
172.17.2.100 database
172.17.2.100 redis

external_links

链接到compose外部启动的容器，特别是对于提供共享和公共服务的容器。在指定容器名称和别名时，external_links遵循着和links相同的语义用法
示例：

external_links:
  - redis_1
  - project_db_1: mysql
  - project_db_2: postgresql

ports

暴露端口，指定宿主机到容器的端口映射，或者只指定容器的端口，则表示映射到主机上的随机端口
注：当以主机:容器的形式来映射端口时，如果使容器的端口小于60，那可能会出现错误，因为YAML会将 xx:yy这样格式的数据解析为六十进制的数据，基于这个原因，时刻记得要将端口映射明确指定为字符串
示例：

ports:  
 - "3000"  
 - "8000:8000"  
 - "49100:22"  
 - "127.0.0.1:8001:8001"

expose

暴露端口，但不需要建立与宿主机的映射，只是会向链接的服务提供
示例：

expose:
  - "3000"
  - "8000"

environment

加入环境变量，可以使用数组或者字典，只有一个key的环境变量可以在运行compose的机器上找到对应的值
示例：

environment:
  RACK_ENV: development
  SESSION_SECRET：

environment:
  - RACK_ENV: development
  - SESSION_SECRET：

env_file

从一个文件中引入环境变量，该文件可以是一个单独的值或者一个列表，如果同时定义了environment，则environment中的环境变量会重写这些值
示例：

env_file:
  - env
cat env
RACK_ENV: development

depends_on

定义当前服务启动时，依赖的服务，当前服务会在依赖的服务启动后启动

depends_on:
  - redis

deploy

该配置项在version 3里才引入，用于指定服务部署和运行时相关的参数

version: '3'
services:
  redis:
    image: redis:alpine
    deploy:
      replicas: 6
      update_config:
        parallelism: 2
        delay: 10s
      restart_policy:
        condition: on-failure

下面是deploy中常用参数的说明

replicas

指定副本数：

version: '3'
services:
  worker:
    image: dockersamples/examplevotingapp_worker
    deploy:
      replicas: 6

restart_policy

指定重启策略：

version: "3"
services:
  redis:
    image: redis:alpine
    deploy:
      restart_policy:
        condition: on-failure   #重启条件：on-failure, none, any
        delay: 5s   # 等待多长时间尝试重启
        max_attempts: 3 #尝试的次数
        window: 120s    # 在决定重启是否成功之前等待多长时间

update_config

定义更新服务的方式，常用于滚动更新

version: '3.4'
services:
  vote:
    image: dockersamples/examplevotingapp_vote:before
    depends_on:
      - redis
    deploy:
      replicas: 2
      update_config:
        parallelism: 2  # 一次更新2个容器
        delay: 10s  # 开始下一组更新之前，等待的时间
        failure_action：pause  # 如果更新失败，执行的动作：continue, rollback, pause，默认为pause
        max_failure_ratio： 20 # 在更新过程中容忍的失败率
        order: stop-first   # 更新时的操作顺序，停止优先（stop-first，先停止旧容器，再启动新容器）还是开始优先（start-first，先启动新容器，再停止旧容器），默认为停止优先，从version 3.4才引入该配置项

resources

限制服务资源：

version: '3'
services:
  redis:
    image: redis:alpine
    deploy:
      resources:
        limits:
          cpus: '0.50'
          memory: 50M
        reservations:
          cpus: '0.25'
          memory: 20M

healthcheck

执行健康检查

healthcheck:
  test: ["CMD", "curl", "-f", "http://localhost"]   # 用于健康检查的指令
  interval: 1m30s   # 间隔时间
  timeout: 10s  # 超时时间
  retries: 3    # 重试次数
  start_period: 40s # 启动多久后开始检查

network_mode

网络类型，可指定容器运行的网络类型
示例：

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

dns

自定义dns服务
示例：

dns: 8.8.8

dns:
  - 223.5.5.5
  - 223.6.6.6

networks

网络决定了服务之间以及服务和外界之间如何去通信，在执行docker-compose up的时候，docker会默认创建一个默认网络，创建的服务也会默认的使用这个默认网络。服务和服务之间，可以使用服务的名字进行通信，也可以自己创建网络，并将服务加入到这个网络之中，这样服务之间可以相互通信，而外界不能够与这个网络中的服务通信，可以保持隔离性。

在networks中定义一个名为app_net，类型为driver的网络：

version: '2'

services:
  app:
    image: busybox
    command: ifconfig
    networks:
      app_net:
        ipv4_address: 172.16.238.10

networks:
  app_net:
    driver: bridge
    enable_ipv6: true
    ipam:
      driver: default
      config:
      - subnet: 172.16.238.0/24
        gateway: 172.168.238.254

volumes

version: "3.2"
services:
  web:
    image: nginx:alpine
    volumes:
      - type: volume
        source: mydata
        target: /data
        volume:
          nocopy: true
      - type: bind
        source: ./static
        target: /opt/app/static

  db:
    image: postgres:latest
    volumes:
      - "/var/run/postgres/postgres.sock:/var/run/postgres/postgres.sock"
      - "dbdata:/var/lib/postgresql/data"

volumes:
  mydata:
  dbdata:

6、Docker Compose案例实践

1、部署一个web集群

项目说明

这是一个典型的web项目，由一个haproxy容器加三个web容器组成。haproxy在前端充当负载均衡器，反向代理到后台三个服务服务。

基本目录结构

首先创建一个compose-haproxy-web的目录，然后在目录里面，创建两个子目录：haproxy和web。

在web目录里包含三个文件： Dockerfile、index.py、index.html

在haproxy目录里包含一个文件： haproxy.cfg

目录结构如下：

compose-haproxy-web/
├── docker-compose.yml
├── haproxy
│   └── haproxy.cfg
└── web
    ├── Dockerfile
    ├── index.html
    └── index.py

2 directories, 5 files

web目录下的index.py提供一个简单的http服务，打印出访问者的ip和实际的本地IP，内容如下：

#!/usr/bin/python
#authors: yeasy.github.com
#date: 2013-07-05
import sys
import BaseHTTPServer
from SimpleHTTPServer import SimpleHTTPRequestHandler
import socket
import fcntl
import struct
import pickle
from datetime import datetime
from collections import OrderedDict

class HandlerClass(SimpleHTTPRequestHandler):
  def get_ip_address(self,ifname):
    s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
    return socket.inet_ntoa(fcntl.ioctl(
      s.fileno(),
      0x8915, # SIOCGIFADDR
      struct.pack('256s', ifname[:15])
    )[20:24])
  def log_message(self, format, *args):
    if len(args) < 3 or "200" not in args[1]:
      return
    try:
      request = pickle.load(open("pickle_data.txt","r"))
    except:
      request=OrderedDict()
    time_now = datetime.now()
    ts = time_now.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S')
    server = self.get_ip_address('eth0')
    host=self.address_string()
    addr_pair = (host,server)
    if addr_pair not in request:
      request[addr_pair]=[1,ts]
    else:
      num = request[addr_pair][0]+1
      del request[addr_pair]
      request[addr_pair]=[num,ts]
    file=open("index.html", "w")
    file.write("  HA Webpage Visit Results");
    for pair in request:
      if pair[0] == host:
        guest = "LOCAL: "+pair[0]
      else:
        guest = pair[0]
      if (time_now-datetime.strptime(request[pair][1],'%Y-%m-%d %H:%M:%S')).seconds < 3:
        file.write("#"+ str(request[pair][1]) +": "+str(request[pair][0])+ " requests " + "from <"+guest+"> to WebServer <"+pair[1]+">")
      else:
        file.write("#"+ str(request[pair][1]) +": "+str(request[pair][0])+ " requests " + "from <"+guest+"> to WebServer <"+pair[1]+">")
    file.write(" ");
    file.close()
    pickle.dump(request,open("pickle_data.txt","w"))

if __name__ == '__main__':
  try:
    ServerClass = BaseHTTPServer.HTTPServer
    Protocol = "HTTP/1.0"
    addr = len(sys.argv) < 2 and "0.0.0.0" or sys.argv[1]
    port = len(sys.argv) < 3 and 80 or int(sys.argv[2])
    HandlerClass.protocol_version = Protocol
    httpd = ServerClass((addr, port), HandlerClass)
    sa = httpd.socket.getsockname()
    print "Serving HTTP on", sa[0], "port", sa[1], "..."
    httpd.serve_forever()
  except:
    exit()

web目录下index.html文件是一个空文件，在程序启动之后会用到。

web目录下Dockerfile内容如下：

FROM python:2.7
WORKDIR /code
ADD . /code
EXPOSE 80
CMD python index.py

haproxy目录下的haproxy.cfg内容如下：

global
    log 127.0.0.1 local0
    log 127.0.0.1 local1 notice

defaults
    log global
    mode http
    option httplog
    option dontlognull
    timeout connect 5000ms
    timeout client 50000ms
    timeout server 50000ms

listen stats
    bind 0.0.0.0:70
    stats enable
    stats uri /

frontend balancer
    bind 0.0.0.0:80
    mode http
    default_backend web_backends

backend web_backends
    mode http
    option forwardfor
    balance roundrobin
    server weba weba:80 check
    server webb webb:80 check
    server webc webc:80 check
    option httpchk GET /
    http-check expect status 200

配置docker-compose