云原生之 Docker篇 Docker Compose介绍及使用入门

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》 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!!!";
    }

}
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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"]
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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"
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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)
......
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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
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• 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
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• 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>
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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
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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;
    }

}
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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!";
    }

}
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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"
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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)
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…
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";
    }

}
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@Slf4j
@RestController
public class HelloRest {

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

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

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[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
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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)

Overview of Docker Compose | Docker Documentation

Compose file version 3 reference | Docker Documentation