1.docker-compose是什么

Compose是定义和运行多容器Docker应用程序的工具。 使用Compose,您可以使用YAML文件来配置应用程序的服务。 然后,使用单个命令,您可以创建并启动配置中的所有服务。

Compose适用于所有环境:生产,开发,测试以及CI工作流程。使用Compose基本上是一个三步过程:

  1. 使用Dockerfile定义应用程序的环境,以便在任何地方进行复制。
  2. 在docker-compose.yml中定义组成应用程序的服务,以便它们可以在隔离的环境中一起运行。
  3. 运行docker-compose并撰写开始并运行你的整个应用程序。

可以参考docker-compose官方说明详细了解:https://docs.docker.com/compose/overview/

还没有完全理解的朋友,用通俗的语言来说:

docker-compose 是用来做docker 的多容器控制,docker-compose 是一个用来把 docker 自动化的东西,有了 docker-compose 你可以把所有繁复的 docker 操作全都一条命令,自动化的完成。来看看下面这张图你也许又能更好的理解了:

docker:编排与部署小神器Compose
从上图可以看到,这位compose哥们非常开心的把N多个容器抓在一起,根据自己的心情来编排部署。

2.谈谈容器编排与部署

 Docker有很多优势,但对于运维或开发者来说,Docker最大的有点在于它提供了一种全新的发布机制。这种发布机制,指的是我们使用Docker镜像作为统一的软件制品载体,使用Docker容器提供独立的软件运行上下文环境,使用Docker Hub提供镜像统一协作,最重要的是该机制使用Dockerfile定义容器内部行为和容器关键属性来支撑软件运行。

 Dockerfile作为整个机制的核心。这是一个非常了不起的创新,因为在Dockerfile中,不但能够定义使用者在容器中需要进行的操作,而且能够定义容器中运行软件需要的配置,于是软件开发和运维终于能够在一个配置文件上达成统一。运维人员使用同一个Dockerfile能在不同的场合下“重现”与开发者环境中一模一样的运行单元(Docker容器)出来。

2.1为什么要使用Compose

docker:编排与部署小神器Compose
 先来想一下我们平时是怎么样使用docker的?把它进行拆分一下:

1、docker search 镜像,是不是先查找一个镜像;
2、docker run -itd 镜像名称 ,然后在运行这个镜像;
3、然后如果你要在运行第二个镜像、第三个镜像.....等等镜像,你是不是又要docker search、docker run运行。

 上面“ docker run it 镜像名称 ”这只是最小的动作, 如果你要映射硬盘,设置nat网络或者映射端品,等等…你就要做更多的 docker 操作, 这显然是非常没有效率的,况且如果你要大规模部署,是不是觉得就很麻烦了。

 但是我们写在 docker-compose.file 里面就很好了。你只需要写好后只运行一句:
docker-compose up -d

 一切都是那么的简单!!!

2.2了解下编排和部署

编排,即orchestration,它根据被部署的对象之间的耦合关系,以及被部署对象环境的依赖,制定部署流程中各个动作的执行顺序,部署过程所需要的依赖文件的存储位置和获取方式,以及如何验证部署成功。这些信息都会在编排工具中以指定的格式(比如配置文件或者特定的代码)来要求运维人员定义并保存起来,从而保证这个流程能够随时在全新的环境中可靠有序地重现出来。

部署,即deployment,它是指按照编排所指定的内容和流程 ,在目标机器上执行编排指定环境初始化,存放指定的依赖和文件,运行指定的部署动作,最终按照编排中的规则来确认联署成功。

这么来解释吧,编排是一个指挥家,他的大脑里存储了整个乐曲的演奏流程,对于每一个小节每一段音乐的演奏方式、开始、结束他都了然于胸;部署就是整个乐队,他们严格按照指挥家的意图用乐器来完成乐谱的执行,在需要时开始演奏,又在适当的时机停止演奏。最终,两者通过协作就能把每一位演奏者独立的演奏通过组合、重叠、衔接来形成高品位的交响乐。
docker:编排与部署小神器Compose

而在Compose的世界里,编排和部署的组合结果,就是一朵“容器云”。

3.一探究竟~~ Compose原理

docker-compose的调用过程扁平的像一张纸,仅用一张简单的模块图就足够解释明白,如下图所示:
docker:编排与部署小神器Compose
首先,用户执行的docker-compose up指令调用了命令行中的启动方法。功能很简单明了,一个docker-compose.yml定义了一个docker-compose的project,docker-compose操作提供的命令行参数则作为这个project的启动参数交由project模块去处理。

其次,如果当前宿主机已经存在与该应用对应的容器,docker-compose将进行行为逻辑判断。如果用户指定可以重新启动已有服务,docker-compose就会执行service模块的容器重启方法,否则就将直接启动已有容器。这两种操作的区别在于前者会停止旧的容器,创建启动新的容器,并把旧容器移除掉。在这个过程中创建容器的各项定义参数都是从docker-compose up 指令和docker-compose.yml中传入的。

接下来,启动容器的方法也很简洁,这个方法中完成了一个Docker容器启动所需的主要参数的封装,并在container模块执行启动。该方法所支持的参数我想大多数朋友过是有所了解的。

最后,container模块会调用docker-py客户端执行向Docker daemon发起创建容器的POST请求,再往后就是Docker处理的范畴了,相信看过我这篇文章 Docker:架构拆解请 的朋友就明白了。

为了能够说明compose如何实现上述编排与部署的原理,下面和大家分享一个通过compose来编排部署LNMP服务来更好的理解它。

4.compose编排LNMP服务

4.1 yaml

YAML是一种标记语言,可读性很强。类似于XML数据描述语言,语法比XML简单的多。YAML数据结构通过缩进来表示,连续的项目通过减号来表示,键值对用冒号分融,数组用括号括起来,hash用花括号括起来。详细了解的朋友可以参考 YAML百度百科 https://baike.baidu.com/item/YAML/1067697?fr=aladdin

YAML文件格式注意事项:

  1. 在缩排中空白字符的数目并不是非常重要,只要相同阶层的元素左侧对齐就可以了(不过不能使用TAB字符);
  2. 通常开头缩进2个空格;
  3. 字符的后面缩进1个空格,比如冒号、逗号、横杆;
  4. 支持#注释;
  5. 允许在文件中加入选择性的空行,以增加可读性;

docker-compose中YAML常用的字段:

docker:编排与部署小神器Compose

4.2 目录结构

我们先来看下所需要的文件、目录结构是怎样的:

[root@ganbing /]# tree  compose_lnmp/
compose_lnmp/
├── docker-compose.yml
├── mysql
│   ├── conf
│   │   └── my.cnf
│   └── data
├── nginx
│   ├── Dockerfile
│   ├── nginx-1.12.1.tar.gz
│   └── nginx.conf
├── php
│   ├── Dockerfile
│   ├── php-5.6.31.tar.gz
│   └── php.ini
└── wwwroot
    ├── index.html
    └── index.php

其实看过笔者 docker:Dockerfile构建LNMP平台 这篇文章的朋友,应该对这个目录结构很熟悉,是不是发现nginx、php这两个目录和我之前写的《docker:Dockerfile构建LNMP平台》中的目录结构是一样的,无非这里多了两个目录:
mysql目录>>conf目录>>my.cnf(mysql默认配置)
mysql目录>>data目录(用于后期挂载到mysql容器)

wwwroot目录>>index.html和index.php这两个首页,用于部署成功后进行访问测试

4.3 安装docker-compose

下载最新版本安装,下载时间可能比较长

[root@ganbing ~]# curl -L https://github.com/docker/compose/releases/download/1.15.0/docker-compose-`uname -s`-`uname -m` -o /usr/local/bin/docker-compose

[root@ganbing ~]# chmod  +x /usr/local/bin/docker-compose

或者用pip安装:pip install docker-compose

docker-compose用法

Usage:
docker-compose [-f <arg>...] [options] [COMMAND] [ARGS...]

docker-compose常用命令:
build  构建或重建服务
kill   杀掉容器
logs  显示容器的输出内容
port  打印绑定的开放端口
ps   显示容器
pull  拉取服务镜像
restart 重启服务
rm  删除停止的容器
run  运行一个一次性命令
scale 设置服务的容器数目
exec 在容器里搪行命令
start 开启服务
stop 停止服务
up  创建并启动容器

其实这些常用命令用docker的命令功能是一样的。

4.4 一键部署lnmp平台

我们先来看下/compose_lnmp目录下的docker-compose.yml文件:

[root@ganbing compose_lnmp]# ls
docker-compose.yml  mysql  nginx  php  wwwroot

[root@ganbing compose_lnmp]# cat docker-compose.yml
version: '3'
services:
  nginx:
    hostname: nginx
    build:
      context: ./nginx
      dockerfile: Dockerfile
    ports:
      - 80:80
    networks:
      - lnmp
    volumes:
      - ./wwwroot:/usr/local/nginx/html

  php:
    hostname: php
    build:
      context: ./php
      dockerfile: Dockerfile
    networks:
      - lnmp
    volumes:
      - ./wwwroot:/usr/local/nginx/html

  mysql:
    hostname: mysql
    image: mysql:5.6
    ports:
      - 3306:3306
    networks:
      - lnmp
    volumes:
      - ./mysql/conf:/etc/mysql/conf.d
      - ./mysql/data:/var/lib/mysql
    command: --character-set-server=utf8
    environment:
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: 123456
      MYSQL_DATABASE: wordpress
      MYSQL_USER: ganbing
      MYSQL_PASSWORD: ganbing123

networks:
  lnmp:

可以看到一份标准配置文件应该包含 version、services、networks 三大部分,共有三级标签,每一级都是缩进两个空格。下面来详细说明一下里面的内容:

  1. version: '3'
    这是定义compose的版本号为version 3,可以参考官方文档详细了解具体有哪些版本 https://docs.docker.com/compose/compose-file/

  2. services:
    nginx:这是services下面的二级标签,名字用户自己定义,它将是服务运行后的名称;
    hostname: nginx 这是定义容器的主机名,将写入到/etc/hostname中;
    build:
     context: ./nginx 指定nginx服务的上下文路径;
     dockerfile:Dockerfile 指定通过上面指定路径中的Dockerilfe来构建;
    ports:
     - 80:80 端口映射没什么好说的;
    networks:
     -lnmp 指定的网络环境
    volumes:把宿主机的/wwwroot目录绑定到容器中的/usr/local/nginx/html目录;

php:这个二级标签服务和下面的内容跟nginx差不多;

mysql:这个二级标签服务也和nginx、php差不多,唯一不同的是多了个images标签、还有定义了些环境变量。
image: mysql:5.6 它是通过mysql:5.6镜像来构建mysql服务器,前面nginx、php都指定了上下文通过Dockerfile来构建的。
environment:
 MYSQL_ROOT_PASSWORD:定义root用户密码变量为123456;
 MYSQL_DATABASE:定义了数据变量为wordpress;
 MYSQL_USER:定义了普通用户变量为ganbing;
 MYSQL_PASSWORD:定义了普通用户密码变量为ganbing123;

3、networks:
   lnmp: 相当于执行docker network create lnmp命令了;

最后来运行docker-compose命令来启动:

[root@ganbing /]# cd compose_lnmp/

[root@ganbing compose_lnmp]# docker-compose  -f docker-compose.yml  up -d

来查看一下是否启动完成:

[root@ganbing compose_lnmp]# docker-compose ps
       Name                      Command               State           Ports          
-------------------------------------------------------------------------------------
composelnmp_mysql_1   docker-entrypoint.sh --cha ...   Up      0.0.0.0:3306->3306/tcp 
composelnmp_nginx_1   ./sbin/nginx -g daemon off;      Up      0.0.0.0:80->80/tcp     
composelnmp_php_1     ./sbin/php-fpm -c /usr/loc ...   Up      9000/tcp    

从上面可以看出这3个服务都是UP状态,运行 docker-compose ps必须要在有docker-compose.yml文件目录下执行才可以。

同样,还可以用docker ps来查看:
docker:编排与部署小神器Compose

在来访问一下nginx服务index.html静态页面,通过暴露的nginx 80端口来访问:
docker:编排与部署小神器Compose

在前面我们在docker-compse.yml中的nginx服务把宿主机/wwwroot绑定到了容器/usr/local/nginx/html目录中,所以我们可以修改下宿主机中/wwwroot/index.html的内容来验证一下:

[root@ganbing /]#echo "add test" >> /compose_lnmp/wwwroot/index.html

修改然后测试可以看到index.html修改了:
docker:编排与部署小神器Compose

接下来访问下index.php页面是否正常,从下面可以看到也是没问题的:
docker:编排与部署小神器Compose

既然用docker-compose编排部署LNMP平台搞定了,只要你弄懂了原理和方法,用docker-compose编排部署其它服务也是一样的,只不过是思路的问题。

5.总结思考

  大家想想,仅仅使用Compose,就可以构建自己的容器云吗?答案显然是否定的。docker-compose解决的问题局限在“编排”二字,甚至连“部署”范畴都涉足甚少,而在一个能够服务于大众的云平台中,编排与部署也仅仅是其中的一个组成部分而已。来一起分析一下它的局限制会有哪些:

  1. docker-compse是面向单宿主机部署的,这是一种部署能力的欠缺。在更多的场合下,管理员需要面对大量物理服务器(或者虚拟机),这时如果要实现基于docker-compose的容器自动化编排与部署,管理员就得借助成熟的自动化运维工具(ansible、puppet、chef、saltstack)来负责管理多个目标主机,将docker-compose所需的所有资源(配置文件、用户代码)交给目标主机,然后在目标主机上执行docker-compose指令。
  2. 同样网络和存储也比较棘手,Docker不能提供跨宿主机的网络,完全面向Docker daemon的docker-compose当然也不支持。这意味着管理员必须部署一套类似于Open vSwich的独立网络工具,而且管理员还需要完成集成工作。当好不容易把容器编排都安排妥当之后,又会发现容器还处在内网环境中,于是负载均衡、服务发现等一堆问题就面临而来了,这些问题很快能消耗掉工程师所有的耐心。

那么,是否有一种能够提供完善的面向服务器集群的Docker编排和部署方案呢?Docker官方给出的答案是Compose同Machine和Swarm联动,其实还有大家近期经常听到了kubernetes(k8s)。后期笔者会更新出这些内容和大家一起来讨论。

喜欢我的文章,请点击最上方右角处的《关注》支持一下!