云原生之 Docker篇 Docker Compose介绍及使用入门

╰+哭是因爲堅強的太久メ 2023-10-05 22:39 34阅读 0赞

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*  一、compose介绍
 *  二、compose使用
 *   *  2.1 单服务单容器使用
     *  2.2 多服务多容器依赖使用
     *  2.3 多服务多容器独立使用
     *  2.4 单服务多容器使用
 *  三、参考文档

## 一、compose介绍 ##

在先前介绍Docker的内容中，我们从代码到部署容器需要经过两个步骤：

打包镜像`docker build`；  
部署启动容器`docker run`；

在真实的企业级应用中，一个服务往往需要和很多个其它的服务进行关联，单个服务也有可能有多个容器实例，如果需要发布，很可能会需要人员手动对每一个容器进行打包和启动的操作，非常繁琐，容易出错。

在这种背景下，Docker Compose就有了用武之地。简单来说，Docker Compose是一个用于定义和运行多个容器的工具，通过`docker-compose.yml`来实现对容器集群的编排工作。

Docker Compose管理着如下三个内容：

*  工程，docker-compose运行的目录即为一个工程，在微服务场景下，我们往往都是使用git  
    submodule的方式组建工程的，因此父项目就可以成为一个docker compose的工程；
 *  服务，对应子项目，一个工程可以包含多个子项目；
 *  容器，对应服务的实例，一个服务可以有多个实例；

Docker Compose当然也存在不足的地方，就是它只能用在单一host上进行容器编排，无法跨节点host对容器进行编排，那是Docker Swarm和K8s的范畴了，Docker Swarm 可以看我另一篇文章 [《云原生之 Docker Swarm服务编排介绍及使用入门》][Docker Swarm] k8s后续再讨论。

## 二、compose使用 ##

### 2.1 单服务单容器使用 ###

我们新建一个SpringBoot应用，仅仅包含一个Controller：

@Slf4j
    @RestController
    public class HelloController {
        
    
        @GetMapping("/getHello")
        public String getHello(){
        
            log.info("myapp works!");
            return "myapp is running ok!!!";
        }
    
    }

请务必保证程序能正常运行，再进行如下操作。并进行package，打成jar包。

编写Dockerfile：

FROM openjdk:8
    EXPOSE 8080
    ADD  target/myapp-0.0.1-SNAPSHOT.jar /demo.jar
    ENTRYPOINT ["java", "-jar", "demo.jar"]

编写docker-compose.yml文件：

# 使用的yml版本
    version: "3.9"
    services:
      # 服务名称，可以自定义
      myapp:
        # 容器名称，可以自定义
        container_name: myapp
        # 指定Dockerfile所在的目录
        build: .
        ports:
          - "8080:8080"

然后执行`docker-compose up`即可，主要完成以下的两步操作：

镜像构建`docker build`；  
启动yml中的所有容器`docker run`；  
执行过程如下：

[root@wlidc ~]# docker-compose up
    # 创建了默认类型的自定义网络，即bridge类型网络，而非使用默认的docker0桥接网络，拥有自己的独立网段，可以通过docker network ls及docker network inspect查看具体的网络信息
    Creating network "myapp_default" with the default driver
    Building myapp
    [+] Building 0.5s (7/7) FINISHED
     => [internal] load build definition from Dockerfile                                                                                 0.0s
     => => transferring dockerfile: 153B                                                                                                 0.0s
     => [internal] load .dockerignore                                                                                                    0.0s
     => => transferring context: 2B                                                                                                      0.0s
     => [internal] load metadata for docker.io/library/openjdk:8                                                                         0.0s
     => [internal] load build context                                                                                                    0.2s
     => => transferring context: 17.62MB                                                                                                 0.1s
     => CACHED [1/2] FROM docker.io/library/openjdk:8                                                                                    0.0s
     => [2/2] ADD  target/myapp-0.0.1-SNAPSHOT.jar /demo.jar                                                                             0.1s
     => exporting to image                                                                                                               0.1s
     => => exporting layers                                                                                                              0.1s
     # 将镜像写入本地的镜像仓库，并以项目名称_服务名称命名镜像
     => => writing image sha256:c387978706931f09fa16a737704f2c1047e8f632de192a25b0dc42dc151ac4c7                                         0.0s
     => => naming to docker.io/library/myapp_myapp                                                                                       0.0s
    
    Use 'docker scan' to run Snyk tests against images to find vulnerabilities and learn how to fix them
    WARNING: Image for service myapp was built because it did not already exist. To rebuild this image you must use `docker-compose build` or `docker-compose up --build`.
    Creating myapp ... done
    Attaching to myapp
    myapp    |
    myapp    |   .   ____          _            __ _ _
    myapp    |  /\\ / ___'_ __ _ _(_)_ __  __ _ \ \ \ \
    myapp    | ( ( )\___ | '_ | '_| | '_ \/ _` | \ \ \ \
    myapp    |  \\/  ___)| |_)| | | | | || (_| |  ) ) ) )
    myapp    |   '  |____| .__|_| |_|_| |_\__, | / / / /
    myapp    |  =========|_|==============|___/=/_/_/_/
    myapp    |  :: Spring Boot ::                (v2.6.0)
    ......

到此，我们的单容器使用方式完成了。

如下是一些常见的docker-compose操作(需要在工程目录下执行命令)：

*  `docker-compose up`，构建镜像并启动容器；
 *  `docker-compose down`，停止容器，删除容器，移除自定义网络；

[root@wlidc ~]# docker-compose down
    Stopping myapp ... done
    Removing myapp ... done
    Removing network myapp_default

*  `docker-compose ls`，查看所有运行的容器；

[root@wlidc ~]# docker-compose ps
    Name         Command         State           Ports
    -----------------------------------------------------------
    myapp   java -jar demo.jar   Up      0.0.0.0:8080->8080/tcp

*  `docker-compose logs -f container_name`，查看具体容器的日志，-f参数表示实时日志输出；
 *  `docker-compose port container_name container_port`，查看和容器端口绑定的主机端口；
 *  `docker-compose stop container_name`，停止指定的容器，如果不指定则停止所有的容器；
 *  `docker-compose start container_name`，启动指定的容器，如果不指定则停止所有的容器；
 *  `docker-compose rm container_name`，删除指定的已停止容器，如果不指定则删除所有已停止容器；
 *  `docker-compose build`，构建或者重新构建服务的镜像，但不会创建和启动容器；

### 2.2 多服务多容器依赖使用 ###

假设我们的应用需要依赖其它服务，比如需要使用redis，mysql等，那么这种场景下，就需要被依赖的容器先启动。

首先，我们改造上述例子中的myapp代码，需要引入redis的支持依赖：

<dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
    </dependency>       
    <dependency>
        <groupId>org.apache.commons</groupId>
        <artifactId>commons-pool2</artifactId>
    </dependency>

然后增加redis的配置，容器启动的默认redis是没有密码的，所以不用配置password。

server:
      port: 8080
    spring:
      redis:
        host: 127.0.0.1
        port: 6379
        lettuce:
          pool:
            max-active: 8
            max-idle: 8
            min-idle: 0

再增加redis的序列化和反序列化的配置：

@Configuration
    @AutoConfigureAfter(RedisAutoConfiguration.class)
    public class RedisConfig {
        
    
        /**
         * 配置自定义redisTemplate
         * @return
         */
        @Bean
        RedisTemplate<String, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory) {
        
    
            RedisTemplate<String, Object> template = new RedisTemplate<>();
            template.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);
    
            //使用Jackson2JsonRedisSerializer来序列化和反序列化redis的value值
            Jackson2JsonRedisSerializer serializer = new Jackson2JsonRedisSerializer(Object.class);
    
            ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
            mapper.setVisibility(PropertyAccessor.ALL, JsonAutoDetect.Visibility.ANY);
            mapper.enableDefaultTyping(ObjectMapper.DefaultTyping.NON_FINAL);
            serializer.setObjectMapper(mapper);
    
            template.setValueSerializer(serializer);
            //使用StringRedisSerializer来序列化和反序列化redis的key值
            template.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());
            template.setHashKeySerializer(new StringRedisSerializer());
            template.setHashValueSerializer(serializer);
            template.afterPropertiesSet();
            return template;
        }
    
    }

再后，我们需要修改Controller的逻辑，使得返回的结果依赖redis：

@Slf4j
    @RestController
    public class HelloController {
        
    
        @Autowired
        private RedisTemplate redisTemplate;
    
        @GetMapping("/getHello")
        public String getHello(){
        
            log.info("myapp works!");
            Long counter = redisTemplate.opsForValue().increment("counter");
            return "myapp is running " + counter + "times!";
        }
    
    }

如此，每次访问该接口都会使得计数器加1并返回结果。

最后，我们只需要修改`docker-compose.yml`：

version: "3.9"
    services:
      myapp:
        container_name: myapp
        build: .
        ports:
          - "8080:8080"
        depends_on:
          - myredis
      myredis:
        image: "redis:latest"

其它内容不变，如此配置就全部完成了，注意在执行如下操作之前，先确保程序能够正常运行，可以先自行运行一个redis容器做下实验。

`docker-compose up`启动工程，过程如下：

......
    Use 'docker scan' to run Snyk tests against images to find vulnerabilities and learn how to fix them
    WARNING: Image for service myapp was built because it did not already exist. To rebuild this image you must use `docker-compose build` or `docker-compose up --build`.
    Creating myapp           ... done
    Creating myapp_myredis_1 ... done
    Attaching to myapp_myredis_1, myapp
    myredis_1  | 1:C 21 May 2022 13:19:06.934 # oO0OoO0OoO0Oo Redis is starting oO0OoO0OoO0Oo
    myredis_1  | 1:C 21 May 2022 13:19:06.934 # Redis version=6.2.6, bits=64, commit=00000000, modified=0, pid=1, just started
    myredis_1  | 1:C 21 May 2022 13:19:06.934 # Warning: no config file specified, using the default config. In order to specify a config file use redis-server /path/to/redis.conf
    myredis_1  | 1:M 21 May 2022 13:19:06.935 * monotonic clock: POSIX clock_gettime
    myredis_1  | 1:M 21 May 2022 13:19:06.936 * Running mode=standalone, port=6379.
    myredis_1  | 1:M 21 May 2022 13:19:06.936 # Server initialized
    myredis_1  | 1:M 21 May 2022 13:19:06.936 # WARNING overcommit_memory is set to 0! Background save may fail under low memory condition. To fix this issue add 'vm.overcommit_memory = 1' to /etc/sysctl.conf and then reboot or run the
    command 'sysctl vm.overcommit_memory=1' for this to take effect.
    myredis_1  | 1:M 21 May 2022 13:19:06.936 * Ready to accept connections
    myapp      |
    myapp      |   .   ____          _            __ _ _
    myapp      |  /\\ / ___'_ __ _ _(_)_ __  __ _ \ \ \ \
    myapp      | ( ( )\___ | '_ | '_| | '_ \/ _` | \ \ \ \
    myapp      |  \\/  ___)| |_)| | | | | || (_| |  ) ) ) )
    myapp      |   '  |____| .__|_| |_|_| |_\__, | / / / /
    myapp      |  =========|_|==============|___/=/_/_/_/
    myapp      |  :: Spring Boot ::                (v2.6.0)

…  
此处的redis是使用的已有镜像，所以不会再创建redis的镜像，但是myapp是需要build构建的，所以需要创建myapp的镜像，然后再基于这俩个镜像分别创建两个容器，这两个容器都属于myapp这个工程下面。

### 2.3 多服务多容器独立使用 ###

除了如上依赖容器的使用，日常开发中，我们都是使用git submodule的方式组织父工程和多个子工程，那么部署的时候就需要同时部署多个微服务子工程。

我们重新新建一个SpringBoot的项目，名称为demo，然后将工程下面的src删除，因为它将是一个父工程，然后新建两个模块service1和service2，这两个服务分别对外提供getHello的服务，service1端口设置8080，service2端口设置8081。

@Slf4j
    @RestController
    public class HelloRest {
        
    
        @GetMapping("/service1/getHello")
        public String getHello(){
        
            return "hello from service1";
        }
    
    }

@Slf4j
    @RestController
    public class HelloRest {
        
    
        @GetMapping("/service2/getHello")
        public String getHello(){
        
            return "hello from service2";
        }
    
    }

确保两个子项目都能正常运行后再进行下面的步骤。

执行maven的package命令，确保两个服务都生成了各自的jar，然后在各自的目录内新建Dockerfile：

FROM openjdk:8
    EXPOSE 8080
    ADD  target/service1-0.0.1-SNAPSHOT.jar /demo.jar
    ENTRYPOINT ["java", "-jar", "demo.jar"]

FROM openjdk:8
    EXPOSE 8081
    ADD  target/service2-0.0.1-SNAPSHOT.jar /demo.jar
    ENTRYPOINT ["java", "-jar", "demo.jar"]

然后在父工程目录下新建docker-compose.yml

version: "3.9"
    services:
      service1:
        container_name: service1
        # 指定Dockerfile的目录
        build: ./service1
        ports:
          - "8080:8080"
      service2:
        container_name: service2
        # 指定Dockerfile的目录
        build: ./service2
        ports:
          - "8081:8081"

然后可以执行`docker-compose up`了，发现会新构建两个镜像demo\_service1和demo\_service2，同时创建两个容器并启动。

Creating service1 ... done
    Creating service2 ... done
    Attaching to service1, service2

### 2.4 单服务多容器使用 ###

我们在一开始讲解docker-compose概念的时候，有提到过服务和容器之间的关系，即一个服务可以有多个容器，但是在上面的例子中，我们都是一个服务一个容器的，那么想要实现一个服务启动多个容器该怎么操作呢？

我们还是拿2.1节的例子作为演示，只要修改`docker-compose.yml`文件的内容：

version: "3.9"
    services:
      myapp:
        build: .
        ports:
          - "8080"

我们把`container_name: myapp`去掉了，因为容器的名称要求是唯一的，如果指定了名字，那么哪个容器叫这个名字呢？就不好区分了，去掉后，多个容器会使用工程名+服务名+数字进行自动命名。

还有，需要把端口也改造为只指定容器的端口，不要指定host的端口，这样会自动绑定host上未使用的随机端口。其实如果Dockerfile中指定了暴露的端口，此处也可以不需要ports设置了。

到此，设置完毕，执行启动命令 `docker-compose up --scale myapp=2`，就会启动一个服务的两个容器实例。

[root@wlidc ~]# docker-compose up --scale myapp=2
    Creating network "myapp_default" with the default driver
    Creating myapp_myapp_1 ... done
    Creating myapp_myapp_2 ... done
    Attaching to myapp_myapp_2, myapp_myapp_1
    ...

[root@wlidc ~]# docker-compose ps
        Name             Command         State            Ports
    --------------------------------------------------------------------
    myapp_myapp_1   java -jar demo.jar   Up      0.0.0.0:53425->8080/tcp
    myapp_myapp_2   java -jar demo.jar   Up      0.0.0.0:53424->8080/tcp

当然，这两个容器都必须实现负载均衡，后续我会出一篇Nginx的使用入门实战演示。

## 三、参考文档 ##

[使用Docker compose发布SpringBoot项目-阿里云开发者社区 (aliyun.com)][Docker compose_SpringBoot_-_ _aliyun.com]

[Overview of Docker Compose | Docker Documentation][Overview of Docker Compose _ Docker Documentation]

[Compose file version 3 reference | Docker Documentation][Compose file version 3 reference _ Docker Documentation]

[Docker Swarm]: https://blog.csdn.net/weixin_42469135/article/details/124870708?spm=1001.2014.3001.5501
[Docker compose_SpringBoot_-_ _aliyun.com]: https://developer.aliyun.com/article/708980
[Overview of Docker Compose _ Docker Documentation]: https://docs.docker.com/compose/
[Compose file version 3 reference _ Docker Documentation]: https://docs.docker.com/compose/compose-file/compose-file-v3/