云原生之基石-Docker Compose

1. 前言

        在上一篇文章中介绍了基本的Docker工具，我们对单个应用程序进行单机单进程部署，制作Dockerfile文件，执行docker build来生成docker镜像， 执行docker run来运行一个容器，自己指定需要的参数如-v，但是这种run的方式肯定是不高效的，肯定不能解决我们大规模部署应用程序的需求的。

        假如我们有一个小应用系统，有前端应用程序web app、后台API服务程序、存储系统、缓存系统，计划部署在一台资源很充足的单机Linux系统上，我们要写一个Bash脚本，在脚本里一个个docker run吗？有没有一种方法，很简单的运行一行命令就run起来？我们面临哪些需要解决的问题？

        1）需要一种方法做到一个命令就能run或stop所有的应用程序；

        2）容器之间需要通讯，前端需要访问后台服务，后台服务需要访问存储系统和缓存系统；

        3）外面用户需要访问前端应用程序；

        4）存储系统需要永久数据存储的能力。

        Docker Compose技术对以上问题提供了相应的解决之道，让我们轻松地解决了应用程序集的部署问题。

        看看百度翻译对Compose的描述：v. 组成;构成(一个整体);创作(音乐);作曲;撰写(信函、讲稿、诗歌等);使镇静。组成、组合、使之构成一个整体，这正是Docker Compose的本意。

 

 2. Compose概述     

        我们来看一看Docker官网是怎样介绍自己的：Docker Compose overview | Docker Docs 

        Docker Compose is a tool for defining and running multi-container applications. It is the key to unlocking a streamlined and efficient development and deployment experience.

        Docker Compose是一个定义和运行多容器应用程序的工具，它是开启精简高效的开发和部署体验的关键。

        Compose simplifies the control of your entire application stack, making it easy to manage services, networks, and volumes in a single, comprehensible YAML configuration file. Then, with a single command, you create and start all the services from your configuration file.

        Compose简化了你的全应用程序栈的控制，它使用一个单一的可读性强的YAML配置文件来管理服务管、网络管和磁盘卷，让整个管理变得很容易。然后，使用一个简单的命令，你可以创建和启动YAML配置文件里的所有服务。

        Compose works in all environments; production, staging, development, testing, as well as CI workflows. It also has commands for managing the whole lifecycle of your application:

• Start, stop, and rebuild services
• View the status of running services
• Stream the log output of running services
• Run a one-off command on a service

        Compose在所有环境里工作的很好，包括产品、预发布、开发、测试、以及CI工作流，它也有一系列命令来管理你的应用程序的全生命周期：

• 启动、关闭和重建服务；
• 观察运行中服务的状态；
• 让运行中服务的日志输出流式化；
• 在一个服务上运行一次性命令。

        总之，Docker Compose就是一个定义和运行多容器应用程序的工具，用一个YAML配置文件来管理服务的一切，所谓的声明式API理念，后来的K8s特别宣称这一理念。

        从2013年以来，关于Docker和Docker Compose的安装、使用、各种操作命令的文章千千万，随便查查都能学会怎么使用这个具体的技术，再写这篇文章的重点还是强调我们要认识清楚Docker Compose的特点和理念，主要解决了我们哪些实际问题，架构师在技术选型的时候能做出正确的选择。

3. Compose安装

        Compose安装是很简单的，直接看官网即可：Overview of installing Docker Compose | Docker Docs, 一共有三个方案：

        1）安装Docker Desktop, 它包含了Compose。不过，一般不建议用桌面版，毕竟系统一般是Linux，还是用命令行比较好。

        2）安装Compose plugin，条件是那台机器已经安装了Docker Engine和Docker CLI。

        3）安装独立的Compose工具，但官方说不推荐，仅仅是V2向下兼容的方案。

        注意，Compose有V1和V2两个版本，2023年7月开始V1已经停止更新了，但是我想大家目前环境基本上都是V1版本吧，没特别必要是不会去升级的。

4. Compose服务编排

        Docker Compose 将所管理的容器分为三层：工程（Project）、服务（Service）、容器（Container）。
        Docker Compose 运行目录下的所有文件（docker-compose.yml）组成一个工程，一个工程包含多个服务，每个服务中定义了容器运行的镜像、参数、依赖，一个服务可包括多个容器实例。

         

 

         上图是前言中假设的一个小应用系统的组件设计图，我们编写一个docker-compose.yml来部署它:   

version: "3"

services:
  mysql:
    image: mysql:5.7
    environment:
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: abc12345678
      MYSQL_DATABASE: test
    volumes:
      - /etc/localtime:/etc/localtime:ro
      - /etc/timezone:/etc/timezone:ro
      - ./mysql/db:/var/lib/mysql
    ports:
      - "3306:3306"
    networks:
      - default
      - gateway

  redis:
    image: redis:latest
    command: redis-server /etc/redis/redis.conf
    volumes:
      - ./redis/redis.conf:/etc/redis/redis.conf
      - ./redis/redis/data:/data
      - /etc/localtime:/etc/localtime:ro
    ports:
      - "6379:6379"
    restart: always
    networks:
      - default
      - gateway

  backend-api:
    image: demo/backend-api:1.0
    ports:
      - 8080:80
    volumes:
      - /etc/localtime:/etc/localtime:ro
      - /etc/timezone:/etc/timezone:ro
      - ./backend/conf:/opt/backend/conf
      - ./backend/logs:/opt/backend/logs
    networks:
      - default
      - gateway
    depends_on:
      - mysql
      - redis

  frontend-webapp:
    image: demo/frontend-webapp:1.0
    ports:
      - 80:80
    volumes:
      - /etc/localtime:/etc/localtime:ro
      - /etc/timezone:/etc/timezone:ro
      - ./webapp:/opt/webapp
    networks:
      - default
      - gateway
    depends_on:
      - backend-api

networks:
  default:
    external:
      name: web-service
  gateway:
    external: true

        上面docker-compose.yml文件内容是我从实际项目中抽出来简化了的版本，backend-api可能是SpringBoot框架开发的，也可能是Flask框架开发的，实际参数不止于这些，而同样frontend-webapp可能是vue2/vue3框架开发的，也可能是react框架开发的， 实际参数并不尽同，但并不影响我们说明问题。下面讲解几个关键点：

• services: 所有服务的根节点。例子里定义了4个服务mysql、redis、backend-api、frontend-webapi。
• image: 指定服务的镜像。
• environment：环境变量。
• volumes：挂载主机目录，其中 ro 表示只读。
• ports：端口映射，要想外部能访问容器内服务，就需要做端口映射。
• networks：网络配置，docker是有自己内部网络的，容器之间可以通讯，可以通过服务名来访问，具体网络创建等不详述。
• depends_on：服务依赖。

        docker-compose.yml编排语法不仅仅只有以上这几个，详细请参见Docker Compose overview | Docker Docs ，要注意默认官网文档是V2，当然相差也不会太大，具体在自己环境试试就知道了。

5. Compose常见命令

        Compose常见操作命令都很容易，下面列举几个：

5.1 启动容器： 

docker-compose up

docker compose up

5.2 列出所有运行容器:

docker-compose ps 

docker compose ps

5.3 停止容器：

docker compose down 

  全部命令具体参见：Overview of docker compose CLI | Docker Docs，下面截图一下官网的文档：

6. 总结

         Docker Compose是一个定义和运行多容器应用程序的工具，用一个YAML配置文件来管理服务的一切，对系统部署按工程、服务、容器进行管理，让我们很方便地对一批服务进行高效地部署和管理。