从Docker Compose到Kubernetes：无缝迁移微服务的实战指南
项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/co/compose-on-kubernetes 引言：你还在为Docker Compose与Kubernetes的兼容性问题头疼吗？
在容器编排领域，Docker Compose以其简洁易用的特性成为开发人员的首选工具，而Kubernetes则凭借强大的扩展性和高可用性占据了生产环境的主导地位。然而，当开发团队试图将基于Docker Compose的应用迁移到Kubernetes时，往往会面临诸多挑战：
- 服务定义差异导致的配置重写
- 网络模型不兼容引发的通信问题
- 存储方案迁移带来的数据安全风险
- 部署流程变更造成的团队学习成本
本文将系统讲解如何利用Compose on Kubernetes这一桥梁工具，实现从Docker Compose到Kubernetes的平滑过渡。通过阅读本文，你将获得：
- 理解Compose on Kubernetes的架构原理与核心组件
- 掌握Docker Compose文件到Kubernetes资源的映射规则
- 学会使用Compose on Kubernetes部署和管理应用栈
- 了解常见问题的解决方案和最佳实践
一、Compose on Kubernetes概述
1.1 什么是Compose on Kubernetes？
Compose on Kubernetes是一个开源工具，它允许用户直接将Docker Compose文件部署到Kubernetes集群中，无需手动转换为Kubernetes原生资源定义。该项目由Docker公司开发，现已成为CNCF（Cloud Native Computing Foundation）旗下的沙箱项目。
1.2 核心优势
- 降低学习成本：开发人员可以继续使用熟悉的Docker Compose语法，无需学习复杂的Kubernetes概念
- 简化部署流程：直接使用
docker stack deploy命令部署应用，无需编写冗长的YAML文件 - 保持开发生产一致性：开发环境使用Docker Compose，生产环境使用Kubernetes，配置文件保持一致
- 原生Kubernetes集成：将Compose文件转换为原生Kubernetes资源，充分利用Kubernetes的强大功能
二、架构深度解析
2.1 整体架构
Compose on Kubernetes采用了客户端-服务器架构，主要包含以下组件：
2.2 核心组件详解
2.2.1 Compose API Server
Compose API Server是一个自定义的Kubernetes API服务器，通过API服务器聚合机制与Kubernetes API服务器集成。它负责：
- 提供创建和管理Stack资源的REST API
- 将Stack资源存储在etcd中
- 处理不同版本Compose文件的转换（如v1beta1到v1beta2）
2.2.2 Compose Controller
Compose Controller是一个Kubernetes控制器，负责协调期望状态与实际状态：
- 监听Stack资源的变化
- 将Stack分解为Kubernetes原生资源（Deployment、Service等）
- 确保集群状态与Stack定义的期望状态一致
- 聚合Stack的状态信息
三、环境搭建与安装
3.1 前置条件
- Docker Desktop（Mac或Windows），引擎版本18.09或更高
- 已启用Kubernetes的Docker Desktop
- Helm（用于部署etcd）
- Compose on Kubernetes安装程序（可从发布页面下载）
3.2 安装步骤
3.2.1 创建命名空间
kubectl create namespace compose
3.2.2 部署etcd
Compose on Kubernetes需要独立的etcd实例（不同于Kubernetes自带的etcd）：
# 添加etcd Helm仓库
helm repo add bitnami https://charts.bitnami.com/bitnami
# 安装etcd
helm install compose-etcd bitnami/etcd \
--namespace compose \
--set replicaCount=1 \
--set auth.rbac.enabled=false \
--set persistence.enabled=false
3.2.3 部署Compose on Kubernetes
# 下载安装程序（根据系统选择适当的版本）
# 对于Linux:
wget https://link.gitcode.com/i/a41d6d0048ba25a550c7240f19a82810/download/v0.4.16/installer-linux
chmod +x installer-linux
# 运行安装程序
./installer-linux -namespace=compose -etcd-servers=http://compose-etcd:2379
3.2.4 验证安装
kubectl api-versions | grep compose
# 应输出:
# compose.docker.com/v1beta1
# compose.docker.com/v1beta2
四、Compose到Kubernetes的映射规则
4.1 服务部署策略
Compose on Kubernetes根据服务特性自动选择合适的Kubernetes控制器：
4.2 核心概念映射
4.2.1 网络映射
| Docker Compose概念 | Kubernetes概念 | 说明 |
|---|---|---|
| 网络(Network) | 命名空间(Namespace) | 每个Stack部署在独立的命名空间 |
| 服务发现 | Headless Service | 为每个服务创建无头服务，支持DNS解析 |
| 端口映射 | Service (NodePort/LoadBalancer) | 将容器端口映射到集群外部 |
4.2.2 存储映射
| Docker Compose概念 | Kubernetes概念 | 说明 |
|---|---|---|
| 命名卷(Volume) | PersistentVolumeClaim | 需要集群配置默认存储类 |
| 绑定挂载(Bind Mount) | HostPath | 要求绝对路径 |
| tmpfs挂载 | emptyDir (memory) | 存储在内存中，生命周期与Pod相同 |
4.2.3 部署配置映射
| Docker Compose配置 | Kubernetes配置 | 说明 |
|---|---|---|
| deploy.replicas | Deployment.spec.replicas | 副本数量 |
| deploy.resources | ResourceRequirements | 资源限制和请求 |
| deploy.restart_policy | Deployment.spec.strategy | 重启策略 |
| deploy.placement | NodeSelector | 节点选择（部分支持） |
4.3 示例：Docker Compose到Kubernetes的转换
Docker Compose文件:
version: '3.3'
services:
db:
image: dockersamples/k8s-wordsmith-db
volumes:
- db-data:/var/lib/mysql
words:
image: dockersamples/k8s-wordsmith-api
deploy:
replicas: 5
web:
image: dockersamples/k8s-wordsmith-web
ports:
- "33000:80"
volumes:
db-data:
转换后的Kubernetes资源:
- db服务 → StatefulSet + PersistentVolumeClaim
- words服务 → Deployment (5个副本)
- web服务 → Deployment + Service (LoadBalancer)
五、实战部署指南
5.1 部署示例应用
5.1.1 获取示例代码
git clone https://gitcode.com/gh_mirrors/co/compose-on-kubernetes.git
cd compose-on-kubernetes
5.1.2 部署Stack
docker stack deploy --orchestrator=kubernetes -c samples/docker-compose.yml hellokube
5.1.3 验证部署
# 检查Stack
kubectl get stacks.compose.docker.com -n hellokube
# 检查部署的资源
kubectl get all -n hellokube
# 访问应用
curl http://localhost:33000
5.2 查看Stack详情
kubectl describe stack hellokube -n hellokube
5.3 更新Stack
# 修改docker-compose.yml后执行
docker stack deploy --orchestrator=kubernetes -c samples/docker-compose.yml hellokube
5.4 删除Stack
docker stack rm --orchestrator=kubernetes hellokube
六、兼容性矩阵与限制
6.1 Compose特性支持情况
| 特性 | docker stack deploy | Compose on Kubernetes |
|---|---|---|
| build | 支持 | 不支持 |
| cap_add/cap_drop | 支持 | 支持 |
| command | 支持 | 支持 |
| configs | 支持 | 支持 |
| deploy.replicas | 支持 | 支持 |
| deploy.resources | 支持 | 支持 |
| environment | 支持 | 部分支持 |
| healthcheck | 支持 | 支持 |
| image | 支持 | 支持 |
| ports | 支持 | 支持 |
| secrets | 支持 | 支持 |
| volumes | 支持 | 支持 |
6.2 不支持的Kubernetes特性
目前Kubernetes本身不支持的特性：
6.3 最佳实践：避免不兼容特性
- 构建策略：在部署前预构建镜像，避免在Compose文件中使用
build - 资源限制：明确定义资源限制，避免依赖默认值
- 健康检查：使用Kubernetes原生健康检查代替Docker健康检查
- 持久化存储：使用命名卷而非绑定挂载，确保数据持久化
七、高级应用与调试
7.1 调试安装问题
# 检查API Server日志
kubectl logs -f -n compose deployment/compose-api compose
# 检查Controller日志
kubectl logs -f -n compose deployment/compose
7.2 开发模式：实时调试
# 使用调试Makefile构建和安装调试版本
make -f debug.Makefile install-debug-images
# 连接调试器
dlv connect localhost:40000
7.3 在不同Kubernetes发行版上安装
Compose on Kubernetes支持多种Kubernetes发行版：
八、总结与展望
8.1 核心优势回顾
- 无缝迁移：直接使用现有Docker Compose文件，无需重写
- 降低复杂度：简化Kubernetes应用部署流程
- 保留熟悉工具：继续使用Docker CLI进行应用管理
- 原生Kubernetes体验：享受Kubernetes的可扩展性和高可用性
8.2 注意事项
- 该项目已不再维护，建议评估长期替代方案
- 考虑使用Kompose或docker-compose-kubernetes作为替代工具
- 对于新项目，考虑直接使用Kubernetes原生工具和概念
8.3 后续学习路径
- 深入学习Kubernetes核心概念
- 探索Helm等Kubernetes包管理工具
- 了解Kubernetes Operator模式
- 研究服务网格（如Istio）在微服务中的应用
通过Compose on Kubernetes，开发团队可以平滑过渡到Kubernetes生态系统，同时保留现有的Docker Compose工作流。虽然项目已停止维护，但它提供了一个很好的桥梁，帮助团队逐步适应Kubernetes环境，为未来的容器编排策略打下基础。
创作声明：本文部分内容由AI辅助生成（AIGC），仅供参考
