28、使用 Docker 部署 Web 服务

使用 Docker 部署 Web 服务

1. 关闭和重启 Postgres 容器

首先，退出 Docker Postgres 容器的 psql 外壳，使用 q 命令，然后在 bash 外壳中执行 exit 命令，这会让你回到项目主文件夹。接着，关闭 Docker 容器：

docker compose down
docker ps

此时，Postgres 容器应该已经停止运行。接下来，重启容器并进入运行中的容器外壳：

docker compose up -d
docker ps
docker exec -it 7e7c11273911 /bin/bash

在容器中，使用 psql 客户端登录数据库，并检查 tutor 表是否包含之前添加的额外条目：

root@7e7c11273911:/# psql -U truuser ezytutors
psql (14.3 (Debian 14.3-1.pgdg110+1))
Type "help" for help.
ezytutors=> \d
List of relations
Schema | Name | Type | Owner
--------+-----------------------------+----------+---------
public | ezy_course_c6 | table | truuser
public | ezy_course_c6_course_id_seq | sequence | truuser
public | ezy_tutor_c6 | table | truuser
public | ezy_tutor_c6_tutor_id_seq | sequence | truuser
(4 rows)
ezytutors=> select * from ezy_tutor_c6;
tutor_id | tutor_name | tutor_pic_url | tutor_profile
----------+------------+-------------------------------+-------------------
1 | Merlene | http://s3.amazon.aws.com/pic1 | Merlene is an ..
2 | Frank | http://s3.amazon.aws.com/pic2 | Frank is an ..
3 | Johnny | http://s3.amazon.aws.com/pic2 | Johnny is an ..
(3 rows)

这表明数据确实已持久化。至此，我们完成了创建 Postgres 数据库容器、初始化数据库和加载测试数据的任务，Postgres 容器的设置也就完成了，接下来可以将导师 Web 服务 Docker 化。

2. 使用 Docker 打包 Web 服务

由于 Docker Hub 上没有适用于导师 Web 服务的标准 Docker 镜像，且我们希望创建一个不使用共享库的静态自包含二进制文件，所以需要创建一个自定义的 Dockerfile。以下是创建 Dockerfile-tutor-webservice 的步骤及内容：

# Use the main rust docker image
FROM rust as build
RUN apt-get update && apt-get -y upgrade
RUN apt-get install libssl-dev
RUN apt-get -y install pkg-config musl musl-dev musl-tools
RUN rustup target add x86_64-unknown-linux-musl
# copy app into Docker image
COPY . /app
# Set the workdirectory
WORKDIR /app
# build the app
RUN cargo build --target x86_64-unknown-linux-musl --release --bin iter5
CMD ["./target/x86_64-unknown-linux-musl/release/iter5"]

创建好 Dockerfile 后，我们可以直接在其上运行 Docker 构建命令，但后续会采用不同的方式。

为什么要使用 Rust 和 musl 呢？默认情况下，Rust 会静态链接所有 Rust 代码，但如果使用标准库，它会动态链接到系统的 libc 实现。由于操作系统的差异，Rust 二进制文件在不同环境中运行时可能会出现问题。而 musl 是 Alpine Linux 中使用的 Glibc 的轻量级替代品，将 musl 静态编译到 Rust 程序中，可以创建一个不依赖 Glibc 的自包含可执行文件。

3. 使用 Docker Compose 编排 Docker 容器

为了创建 EzyTutors 应用程序的多容器配置，我们将使用 Docker Compose。在之前为 Postgres 数据库容器创建的 docker-compose.yml 文件中添加导师 Web 服务作为一个服务，完整的 docker-compose.yml 文件如下：

version: '3'
services:
  db:
    container_name: tutor-postgres
    restart: always
    image: postgres:latest
    environment:
      - POSTGRES_USER=postgres
      - POSTGRES_PASSWORD=postgres
      - POSTGRES_DB=ezytutors
    volumes:
      - tutor-data:/var/lib/postgresql/data
      - ./c12-data/initdb.sql:/docker-entrypoint-initdb.d/initdb.sql
      - ./c12-data/init-tables.sql:/docker-entrypoint-initdb.d/init-tables.sql
    ports:
      - 5432:5432
    networks:
      - tutor-network
  api:
    restart: on-failure
    container_name: tutor-webservice
    build:
      context: ./
      dockerfile: Dockerfile-tutor-webservice
    network: host
    environment:
      - DATABASE_URL=${DATABASE_URL}
      - HOST_PORT=${HOST_PORT}
    depends_on:
      - db
    ports:
      - ":3000:3000"
    networks:
      - tutor-network
volumes:
  tutor-data:
networks:
  tutor-network:

使用 Docker Compose 的好处在于，它是一个客户端工具，允许你使用多个容器运行应用程序栈。当应用程序需要管理多个 Docker 容器时，使用 Docker Compose 可以通过一个 YAML 配置文件指定一个或多个 Docker 容器的配置，从而简化管理。

接下来，启动 Postgres 数据库容器：

docker compose up db -d

在构建和运行导师 Web 服务容器之前，先检查环境变量设置：

cat .env

你应该会看到如下内容：

DATABASE_URL=postgres://truuser:trupwd@localhost:5432/ezytutors
HOST_PORT=0.0.0.0:3000

然后，在当前终端外壳中设置 DATABASE_URL 环境变量：

source .env
echo $DATABASE_URL

为了避免编译过程中出现不必要的延迟，我们需要再次检查 Postgres URL 是否可以从 Docker 主机外壳访问：

psql postgres://truuser:trupwd@localhost:5432/ezytutors
\q

如果能进入 Postgres 外壳，就可以开始构建导师 Web 服务容器了：

docker compose build api

构建过程可能需要一些时间，完成后，使用以下命令检查构建的镜像：

docker images

你应该会看到类似如下的输出：
| REPOSITORY | TAG | IMAGE ID | CREATED | SIZE |
| — | — | — | — | — |
| tutor-db_api | latest | 23bee1bda139 | 52 seconds ago | 2.87GB |
| postgres | latest | 5b21e2e86aab | 7 days ago | 376MB |

4. 启动 Web 服务容器前的准备

在启动 Web 服务容器之前，需要关闭正在运行的 Postgres 容器，因为 Docker Compose 文件会同时启动 api （Web 服务容器）和 db （Postgres 容器）服务。获取 Docker 镜像 ID 并移除正在运行的 Postgres 容器：

docker ps
docker stop <image id>
docker rm <image id>

在开始容器之前，还有一个步骤需要完成。导师 Web 服务使用 DATABASE_URL 环境变量连接到 Postgres 数据库，在构建 Web 服务容器时， DATABASE_URL 的值设置为 postgres://truuser:trupwd@localhost:5432/ezytutors ，但对于导师 Web 服务容器（在 Docker Compose 文件中名为 api ）， localhost 指的是它自身。为了解决这个问题，我们创建了一个名为 tutor-network 的自定义 Docker 网络，并将两个容器都连接到这个网络。可以使用以下命令验证：

docker network ls
docker inspect tutor-network

如果没有看到导师 Web 服务或 Postgres 容器的引用，可以手动添加它们：

docker network connect tutor-network tutor-webservice
docker network connect tutor-network tutor-postgres
docker inspect tutor-network

你应该会看到类似如下的输出：

"Containers": {
    "26a5fc9ac00d815cb933bf66755d1fd04f6dca1efe1ffbc96f28da50e65238ba": {
        "Name": "tutor-postgres",
        "EndpointID": "e870c365731463198fbdf46ea4a7d22b3f9f497727b410852b86fe1567c8a3e6",
        "MacAddress": "02:42:ac:1b:00:03",
        "IPv4Address": "172.27.0.3/16",
        "IPv6Address": ""
    },
    "af6e823821b36d13bf1b381b2b427efc6f5048386b4132925ebd1ea3ecfa5eaa": {
        "Name": "tutor-webservice",
        "EndpointID": "015e1dbc36ae8e454dc4377ad9168b6a01cae978eac4e0ec8e14be98d08b4f1c",
        "MacAddress": "02:42:ac:1b:00:02",
        "IPv4Address": "172.27.0.2/16",
        "IPv6Address": ""
    }
}

这表明两个容器已经成功添加到 tutor-network 中。在网络中，容器可以通过它们的容器名称相互访问，因此导师 Web 服务可以使用 tutor-postgres 名称访问 Postgres 容器。现在，修改 .env 文件中的数据库 URL：

DATABASE_URL=postgres://truuser:trupwd@tutor-postgres:5432/ezytutors

设置环境变量并重启容器：

source .env
echo $DATABASE_URL
echo $HOST_PORT
docker compose down
docker compose up -d
docker network connect tutor-network tutor-webservice
docker network connect tutor-network tutor-postgres
docker inspect tutor-network

最后，在服务器终端（不在 Docker 内部）运行以下命令检查 Web 服务端点：

curl localhost:3000/tutors/

你应该会看到如下结果：

[{"tutor_id":1,"tutor_name":"Merlene","tutor_pic_url":"http://s3.amazon.aws.com/pic1","tutor_profile":"Merlene is an experienced finance professional"},{"tutor_id":2,"tutor_name":"Frank","tutor_pic_url":"http://s3.amazon.aws.com/pic2","tutor_profile":"Frank is an expert nuclear engineer"},{"tutor_id":3,"tutor_name":"Johnny","tutor_pic_url":"http://s3.amazon.aws.com/pic2","tutor_profile":"Johnny is an expert marriage counselor"}]

这表明数据库更改已持久化到本地卷，跨容器重启仍然有效。你还可以对其他端点进行测试。

5. 总结

• Rust Web 服务、应用程序和数据库可以打包到 Docker 容器中，Docker 是一种流行的构建和运行轻量级容器的方式，可减少软件开发人员和运维团队之间的摩擦。
• Docker 文件包含构建 Docker 镜像的指令，对于 Rust 程序的容器化，使用 musl 构建静态 Rust 二进制文件有助于避免不同目标环境中 libc 版本的问题。
• 多阶段 Docker 构建可用于减小最终 Docker 镜像的大小。
• Docker 容器可以使用 Docker Compose 进行分组，这是一个用于构建、运行和管理一组 Docker 容器生命周期的工具。
• Docker 容器可以通过自定义 Docker 网络相互连接。
• Docker 卷可用于在 Docker 容器运行之间将数据持久化到磁盘。
• Docker Compose 大大简化了一组容器的生命周期管理。
• 项目的 Dockerfile 和 Docker Compose 文件可用于在各种虚拟基础设施和云提供商上部署应用程序或服务。

6. 建议练习

• Docker 构建命令创建 Docker 镜像可能需要很长时间，可以探索使用 cargo-chef （https://github.com/LukeMathWalker/cargo-chef）来加速容器构建。
• 向 Actix Web 服务器添加中间件，以添加额外的功能，如 CORS、API 端点的 JWT 身份验证和日志级别。更多详细信息，请参阅 Actix 文档中关于中间件的讨论：https://actix.rs/docs/middleware/。
• 导师 Web 服务的容器镜像大小较大（2.87 GB），可以增强 Dockerfile-tutor-webservice 以包含多阶段构建并减小 Docker 镜像的大小。更多关于多阶段构建的详细信息可在 Docker 文档中找到：https://docs.docker.com/develop/develop-images/multistage-build/。

7. Postgres 安装

你可以选择以下方式之一安装 Postgres：
- 在 macOS、Windows 或 Linux/Unix 开发环境中本地安装。
- 在 Docker 容器中运行 Postgres 数据库。
- 连接到云端托管和管理的 Postgres 数据库，如 AWS、Azure、Google Cloud、Heroku 或 DigitalOcean。

以下是在 Linux Ubuntu 服务器上安装 Postgres 的步骤：
1. 刷新本地软件包索引：

sudo apt update

2. 安装 postgres 软件包以及包含额外实用程序的 contrib 软件包：

sudo apt install postgresql postgresql-contrib

3. 验证 Postgres 服务器是否已作为 systemd 进程启动：

ps aux | grep postgres

4. 与 Postgres 数据库管理系统进行交互。默认情况下，Postgres 使用角色（类似于 Linux/Unix 中的用户）来处理身份验证和授权，安装过程会创建一个名为 postgres 的用户账户，登录该账户：

sudo -i -u postgres

5. 进入 Postgres 外壳提示符：

psql

你可以随时使用 \q 命令退出提示符，然后退出 Postgres 用户提示符：

exit

6. 修改 Postgres 配置以允许基于密码的身份验证。找到 /etc/postgres 下的 pg_hba.conf 文件（例如，在 Postgres 12 版本安装中，该文件位于 /etc/postgresql/12/main/pg_hba.conf ），使用文本编辑器打开该文件，找到以下条目：

# "local" is for Unix domain socket connections only
local all all peer

将 peer 替换为 md5 ：

local all all md5

保存文件并重启 Postgres 服务器：

sudo systemctl restart postgresql

7. 执行以下步骤：
   • 创建一个数据库。
   • 创建一个用户并关联一个密码。
   • 为用户分配对数据库的权限。
     完成这些步骤后，你可以使用以下命令从命令行登录 Postgres 数据库：

psql -U <database-user> -d <database-name> --password

请将 <database-user> 和 <database-name> 替换为你自己的信息， --password 标志会提示你输入密码。更多详细信息，请参考官方 Postgres 文档：www.postgresql.org/docs/。

使用 Docker 部署 Web 服务

8. 关键步骤流程总结

为了更清晰地展示整个部署过程，下面使用 mermaid 流程图来呈现关键步骤：

graph LR
    classDef startend fill:#F5EBFF,stroke:#BE8FED,stroke-width:2px;
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px;
    classDef decision fill:#FFF6CC,stroke:#FFBC52,stroke-width:2px;

    A([开始]):::startend --> B(关闭 Postgres 容器):::process
    B --> C(重启 Postgres 容器并进入外壳):::process
    C --> D(登录数据库检查数据):::process
    D --> E(创建导师 Web 服务 Dockerfile):::process
    E --> F(添加导师 Web 服务到 Docker Compose 文件):::process
    F --> G(启动 Postgres 数据库容器):::process
    G --> H(检查环境变量设置):::process
    H --> I(设置 DATABASE_URL 环境变量):::process
    I --> J(检查 Postgres URL 可访问性):::process
    J --> K{是否可访问}:::decision
    K -->|是| L(构建导师 Web 服务容器):::process
    K -->|否| M(排查问题):::process
    M --> J
    L --> N(检查构建的镜像):::process
    N --> O(关闭运行的 Postgres 容器):::process
    O --> P(创建并配置自定义网络):::process
    P --> Q(修改数据库 URL):::process
    Q --> R(设置环境变量并重启容器):::process
    R --> S(检查 Web 服务端点):::process
    S --> T([结束]):::startend

9. 各步骤详细解析

下面对上述流程中的关键步骤进行详细解析：
| 步骤 | 操作内容 | 具体命令 | 说明 |
| — | — | — | — |
| 关闭 Postgres 容器 | 退出 psql 外壳并关闭容器 | q
exit
docker compose down | 回到项目主文件夹并关闭容器 |
| 重启 Postgres 容器并进入外壳 | 启动容器并进入其外壳 | docker compose up -d
docker exec -it <容器 ID> /bin/bash | 以守护进程方式启动容器并进入 |
| 登录数据库检查数据 | 使用 psql 登录数据库并检查数据 | psql -U truuser ezytutors
\d
select * from ezy_tutor_c6; | 验证数据是否持久化 |
| 创建导师 Web 服务 Dockerfile | 创建自定义 Dockerfile | Dockerfile<br># Use the main rust docker image<br>FROM rust as build<br>RUN apt-get update && apt-get -y upgrade<br>RUN apt-get install libssl-dev<br>RUN apt-get -y install pkg-config musl musl-dev musl-tools<br>RUN rustup target add x86_64-unknown-linux-musl<br># copy app into Docker image<br>COPY . /app<br># Set the workdirectory<br>WORKDIR /app<br># build the app<br>RUN cargo build --target x86_64-unknown-linux-musl --release --bin iter5<br>CMD ["./target/x86_64-unknown-linux-musl/release/iter5"]<br> | 用于构建导师 Web 服务容器 |
| 添加导师 Web 服务到 Docker Compose 文件 | 在 docker-compose.yml 中添加服务 | yaml<br>version: '3'<br>services:<br> db:<br> container_name: tutor-postgres<br> restart: always<br> image: postgres:latest<br> environment:<br> - POSTGRES_USER=postgres<br> - POSTGRES_PASSWORD=postgres<br> - POSTGRES_DB=ezytutors<br> volumes:<br> - tutor-data:/var/lib/postgresql/data<br> - ./c12-data/initdb.sql:/docker-entrypoint-initdb.d/initdb.sql<br> - ./c12-data/init-tables.sql:/docker-entrypoint-initdb.d/init-tables.sql<br> ports:<br> - 5432:5432<br> networks:<br> - tutor-network<br> api:<br> restart: on-failure<br> container_name: tutor-webservice<br> build:<br> context: ./<br> dockerfile: Dockerfile-tutor-webservice<br> network: host<br> environment:<br> - DATABASE_URL=${DATABASE_URL}<br> - HOST_PORT=${HOST_PORT}<br> depends_on:<br> - db<br> ports:<br> - ":3000:3000"<br> networks:<br> - tutor-network<br>volumes:<br> tutor-data:<br>networks:<br> tutor-network:<br> | 定义多容器配置 |
| 启动 Postgres 数据库容器 | 以守护进程方式启动 | docker compose up db -d | 单独启动数据库容器 |
| 检查环境变量设置 | 查看 .env 文件内容 | cat .env | 确认环境变量配置 |
| 设置 DATABASE_URL 环境变量 | 在当前终端设置 | source .env
echo $DATABASE_URL | 确保编译时数据库连接正常 |
| 检查 Postgres URL 可访问性 | 使用 psql 尝试连接 | psql postgres://truuser:trupwd@localhost:5432/ezytutors
\q | 避免编译延迟 |
| 构建导师 Web 服务容器 | 使用 Docker Compose 构建 | docker compose build api | 开始构建过程 |
| 检查构建的镜像 | 查看已构建的镜像 | docker images | 确认镜像是否构建成功 |
| 关闭运行的 Postgres 容器 | 获取 ID 并关闭移除 | docker ps
docker stop <image id>
docker rm <image id> | 为重启做准备 |
| 创建并配置自定义网络 | 创建网络并添加容器 | docker network create tutor-network
docker network connect tutor-network tutor-webservice
docker network connect tutor-network tutor-postgres | 确保容器间可通信 |
| 修改数据库 URL | 修改 .env 文件 | DATABASE_URL=postgres://truuser:trupwd@tutor-postgres:5432/ezytutors | 适应自定义网络 |
| 设置环境变量并重启容器 | 重新加载环境变量并重启 | source .env
docker compose down
docker compose up -d | 重启容器使配置生效 |
| 检查 Web 服务端点 | 使用 curl 测试 | curl localhost:3000/tutors/ | 验证服务是否正常工作 |

10. 常见问题及解决方法

在整个部署过程中，可能会遇到一些常见问题，下面为你列举并给出解决方法：
| 问题描述 | 可能原因 | 解决方法 |
| — | — | — |
| 构建导师 Web 服务容器时失败 | 依赖安装失败、网络问题等 | 检查网络连接，重新执行 apt-get 相关命令安装依赖，确保 Dockerfile 中依赖正确 |
| 无法连接到 Postgres 数据库 | 数据库未启动、环境变量配置错误、网络问题 | 检查数据库容器是否正常运行，确认 DATABASE_URL 环境变量配置正确，检查网络设置 |
| Web 服务端点返回错误 | 容器未正确启动、代码存在问题 | 检查容器日志，确认容器是否正常运行，检查代码逻辑是否正确 |

11. 进一步优化建议

• 使用多阶段构建 ：如前文所述，多阶段 Docker 构建可用于减小最终 Docker 镜像的大小。可以修改 Dockerfile-tutor-webservice 实现多阶段构建，第一阶段安装 Rust 开发环境和依赖构建静态二进制文件，第二阶段创建新的基础镜像并复制最终的静态二进制文件，移除不必要的编译环境和中间产物。
• 自动化部署 ：可以使用 CI/CD 工具（如 Jenkins、GitLab CI/CD 等）实现自动化部署。将上述部署步骤编写成脚本，在代码提交或合并时自动触发构建和部署流程，提高部署效率和准确性。
• 监控和日志管理 ：集成监控工具（如 Prometheus、Grafana）和日志管理工具（如 ELK Stack），对容器和服务进行实时监控和日志分析，及时发现和解决潜在问题。

通过以上步骤和方法，你可以成功使用 Docker 部署 Rust Web 服务和 Postgres 数据库，并对部署过程进行优化和扩展。希望这些内容对你有所帮助，祝你在 Rust Web 开发的道路上取得更好的成果。