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张乾
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加餐 docker-compose单机环境下的容器编排工具
你好我是Chrono。
我们的课程学到了这里你已经对Kubernetes有相当程度的了解了吧。
作为云原生时代的操作系统Kubernetes源自Docker又超越了Docker依靠着它的master/node架构掌控成百上千台的计算节点然后使用YAML语言定义各种API对象来编排调度容器实现了对现代应用的管理。
不过你有没有觉得在Docker和Kubernetes之间是否还缺了一点什么东西呢
Kubernetes的确是非常强大的容器编排平台但强大的功能也伴随着复杂度和成本的提升不说那几十个用途各异的API对象单单说把Kubernetes运行起来搭建一个小型的集群就需要耗费不少精力。但是有的时候我们只是想快速启动一组容器来执行简单的开发、测试工作并不想承担Kubernetes里apiserver、scheduler、etcd这些组件的运行成本。
显然在这种简易任务的应用场景里Kubernetes就显得有些“笨重”了。即使是“玩具”性质的minikube、kind对电脑也有比较高的要求会“吃”掉不少的计算资源属于“大材小用”。
那到底有没有这样的工具既像Docker一样轻巧易用又像Kubernetes一样具备容器编排能力呢
今天我就来介绍docker-compose它恰好满足了刚才的需求是一个在单机环境里轻量级的容器编排工具填补了Docker和Kubernetes之间的空白位置。
什么是docker-compose
还是让我们从Docker诞生那会讲起。
在Docker把容器技术大众化之后Docker周边涌现出了数不胜数的扩展、增强产品其中有一个名字叫“Fig”的小项目格外令人瞩目。
Fig为Docker引入了“容器编排”的概念使用YAML来定义容器的启动参数、先后顺序和依赖关系让用户不再有Docker冗长命令行的烦恼第一次见识到了“声明式”的威力。
Docker公司也很快意识到了Fig这个小工具的价值于是就在2014年7月把它买了下来集成进Docker内部然后改名成了“docker-compose”。
从这段简短的历史中你可以看到虽然docker-compose也是容器编排技术也使用YAML但它的基因与Kubernetes完全不同走的是Docker的技术路线所以在设计理念和使用方法上有差异就不足为怪了。
docker-compose自身的定位是管理和运行多个Docker容器的工具很显然它没有Kubernetes那么“宏伟”的目标只是用来方便用户使用Docker而已所以学习难度比较低上手容易很多概念都是与Docker命令一一对应的。
但这有时候也会给我们带来困扰毕竟docker-compose和Kubernetes同属容器编排领域用法不一致就容易导致认知冲突、混乱。考虑到这一点我们在学习docker-compose的时候就要把握一个“度”够用就行不要太过深究否则会对Kubernetes的学习造成一些不良影响。
如何使用docker-compose
docker-compose的安装非常简单它在GitHubhttps://github.com/docker/compose上提供了多种形式的二进制可执行文件支持Windows、macOS、Linux等操作系统也支持x86_64、arm64等硬件架构可以直接下载。
在Linux上安装的Shell命令我放在这里了用的是最新的2.6.1版本:
# intel x86_64
sudo curl -SL https://github.com/docker/compose/releases/download/v2.6.1/docker-compose-linux-x86_64 \
-o /usr/local/bin/docker-compose
# apple m1
sudo curl -SL https://github.com/docker/compose/releases/download/v2.6.1/docker-compose-linux-aarch64 \
-o /usr/local/bin/docker-compose
sudo chmod +x /usr/local/bin/docker-compose
sudo ln -s /usr/local/bin/docker-compose /usr/bin/docker-compose
安装完成之后,来看一下它的版本号,命令是 docker-compose version用法和 docker version 是一样的:
docker-compose version
接下来我们就要编写YAML文件来管理Docker容器了先用[第7讲]里的私有镜像仓库作为示范吧。
docker-compose里管理容器的核心概念是“service”。注意它与Kubernetes里的 Service 虽然名字很像但却是完全不同的东西。docker-compose里的“service”就是一个容器化的应用程序通常是一个后台服务用YAML定义这些容器的参数和相互之间的关系。
如果硬要和Kubernetes对比的话和“service”最像的API对象应该算是Pod里的container了同样是管理容器运行但docker-compose的“service”又融合了一些Service、Deployment的特性。
下面的这个就是私有镜像仓库Registry的YAML文件关键字段就是“services”对应的Docker命令我也列了出来
docker run -d -p 5000:5000 registry
services:
registry:
image: registry
container_name: registry
restart: always
ports:
- 5000:5000
把它和Kubernetes对比一下你会发现它和Pod定义非常像“services”相当于Pod而里面的“service”就相当于“spec.containers”
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: ngx-pod
spec:
restartPolicy: Always
containers:
- image: nginx:alpine
name: ngx
ports:
- containerPort: 80
比如用 image 声明镜像,用 ports 声明端口很容易理解只是在用法上有些不一样像端口映射用的就还是Docker的语法。
由于docker-compose的字段定义在官网https://docs.docker.com/compose/compose-file/)上有详细的说明文档,我就不在这里费口舌解释了,你可以自行参考。
需要提醒的是在docker-compose里每个“service”都有一个自己的名字它同时也是这个容器的唯一网络标识有点类似Kubernetes里 Service 域名的作用。
好,现在我们就可以启动应用了,命令是 docker-compose up -d同时还要用 -f 参数来指定YAML文件和 kubectl apply 差不多:
docker-compose -f reg-compose.yml up -d
因为docker-compose在底层还是调用的Docker所以它启动的容器用 docker ps 也能够看到:
不过,我们用 docker-compose ps 能够看到更多的信息:
docker-compose -f reg-compose.yml ps
下面我们把Nginx的镜像改个标签上传到私有仓库里测试一下
docker tag nginx:alpine 127.0.0.1:5000/nginx:v1
docker push 127.0.0.1:5000/nginx:v1
再用curl查看一下它的标签列表就可以看到确实上传成功了
curl 127.1:5000/v2/nginx/tags/list
想要停止应用,我们需要使用 docker-compose down 命令:
docker-compose -f reg-compose.yml down
通过这个小例子我们就成功地把“命令式”的Docker操作转换成了“声明式”的docker-compose操作用法与Kubernetes十分接近同时还没有Kubernetes那些昂贵的运行成本在单机环境里可以说是最适合不过了。
使用docker-compose搭建WordPress网站
不过私有镜像仓库Registry里只有一个容器不能体现docker-compose容器编排的好处我们再用它来搭建一次WordPress网站深入感受一下。
架构图和第7讲还是一样的
第一步还是定义数据库MariaDB环境变量的写法与Kubernetes的ConfigMap有点类似但使用的字段是 environment直接定义不用再“绕一下”
services:
mariadb:
image: mariadb:10
container_name: mariadb
restart: always
environment:
MARIADB_DATABASE: db
MARIADB_USER: wp
MARIADB_PASSWORD: 123
MARIADB_ROOT_PASSWORD: 123
我们可以再对比第7讲里启动MariaDB的Docker命令可以发现docker-compose的YAML和命令行是非常像的几乎可以直接照搬
docker run -d --rm \
--env MARIADB_DATABASE=db \
--env MARIADB_USER=wp \
--env MARIADB_PASSWORD=123 \
--env MARIADB_ROOT_PASSWORD=123 \
mariadb:10
第二步是定义WordPress网站它也使用 environment 来设置环境变量:
services:
...
wordpress:
image: wordpress:5
container_name: wordpress
restart: always
environment:
WORDPRESS_DB_HOST: mariadb #注意这里,数据库的网络标识
WORDPRESS_DB_USER: wp
WORDPRESS_DB_PASSWORD: 123
WORDPRESS_DB_NAME: db
depends_on:
- mariadb
不过因为docker-compose会自动把MariaDB的名字用做网络标识所以在连接数据库的时候字段 WORDPRESS_DB_HOST就不需要手动指定IP地址了直接用“service”的名字 mariadb 就行了。这是docker-compose比Docker命令要方便的一个地方和Kubernetes的域名机制很像。
WordPress定义里还有一个值得注意的是字段 depends_on它用来设置容器的依赖关系指定容器启动的先后顺序这在编排由多个容器组成的应用的时候是一个非常便利的特性。
第三步就是定义Nginx反向代理了不过很可惜docker-compose里没有ConfigMap、Secret这样的概念要加载配置还是必须用外部文件无法集成进YAML。
Nginx的配置文件和第7讲里也差不多同样的在 proxy_pass 指令里不需要写IP地址了直接用WordPress的名字就行
server {
listen 80;
default_type text/html;
location / {
proxy_http_version 1.1;
proxy_set_header Host $host;
proxy_pass http://wordpress; #注意这里,网站的网络标识
}
}
然后我们就可以在YAML里定义Nginx了加载配置文件用的是 volumes 字段和Kubernetes一样但里面的语法却又是Docker的形式
services:
...
nginx:
image: nginx:alpine
container_name: nginx
hostname: nginx
restart: always
ports:
- 80:80
volumes:
- ./wp.conf:/etc/nginx/conf.d/default.conf
depends_on:
- wordpress
到这里三个“service”就都定义好了我们用 docker-compose up -d 启动网站,记得还是要用 -f 参数指定YAML文件
docker-compose -f wp-compose.yml up -d
启动之后,用 docker-compose ps 来查看状态:
我们也可以用 docker-compose exec 来进入容器内部,验证一下这几个容器的网络标识是否工作正常:
docker-compose -f wp-compose.yml exec -it nginx sh
从截图里你可以看到我们分别ping了 mariadb 和 wordpress 这两个服务网络都是通的不过它的IP地址段用的是“172.22.0.0/16”和Docker默认的“172.17.0.0/16”不一样。
再打开浏览器输入本机的“127.0.0.1”或者是虚拟机的IP地址我这里是“http://192.168.10.208”就又可以看到熟悉的WordPress界面了
小结
好了今天我们暂时离开了Kubernetes回头看了一下Docker世界里的容器编排工具docker-compose。
和Kubernetes比起来docker-compose有它自己的局限性比如只能用于单机编排功能比较简单缺乏运维监控手段等等。但它也有优点小巧轻便对软硬件的要求不高只要有Docker就能够运行。
所以虽然Kubernetes已经成为了容器编排领域的霸主但docker-compose还是有一定的生存空间像GitHub上就有很多项目提供了docker-compose YAML来快速搭建原型或者测试环境其中的一个典型就是CNCF Harbor。
对于我们日常工作来说docker-compose也是很有用的。如果是只有几个容器的简单应用用Kubernetes来运行实在是有种“杀鸡用牛刀”的感觉而用Docker命令、Shell脚本又很不方便这就是docker-compose出场的时候了它能够让我们彻底摆脱“命令式”全面使用“声明式”来操作容器。
我再简单小结一下今天的内容:
docker-compose源自Fig是专门用来编排Docker容器的工具。
docker-compose也使用YAML来描述容器但语法语义更接近Docker命令行。
docker-compose YAML里的关键概念是“service”它是一个容器化的应用。
docker-compose的命令与Docker类似比较常用的有 up、ps、down用来启动、查看和停止应用。
另外docker-compose里还有不少有用的功能比如存储卷、自定义网络、特权进程等等感兴趣的话可以再去看看官网资料。
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