项目4 Docker集群
任务4.1 docker compose容器编排
4.1.1 Compose简介
Compose 定位是 “定义和运行多个 Docker 容器的应用（Defining and running multi-container Docker applications）”，其前身是开源项目 Fig，目前仍然兼容 Fig 格式的模板文件。
通过第一部分中的介绍，知道使用一个 Dockerfile 模板文件，可以让用户很方便的定义一个单独的应用容器。然而，在日常工作中，经常会碰到需要多个容器相互配合来完成某项任务的情况。例如要实现一个 Web 项目，除了 Web 服务容器本身，往往还需要再加上后端的数据库服务容器，甚至还包括负载均衡容器等。
Compose 恰好满足了这样的需求。它允许用户通过一个单独的 docker-compose.yml 模板文件（YAML 格式）来定义一组相关联的应用容器为一个项目（project）。
Compose 中有两个重要的概念：
（1）. 服务（service）：一个应用的容器，实际上可以包括若干运行相同镜像的容器实例。
（2）. 项目（project）：由一组关联的应用容器组成的一个完整业务单元，在 docker-compose.yml 文件中定义。
Compose 的默认管理对象是项目，通过子命令对项目中的一组容器进行便捷地生命周期管理。
Compose 项目由 Python 编写，实现上调用了Docker 服务提供的 API 来对容器进行管理。因此，只要所操作的平台支持 Docker API，就可以在其上利用Compose 来进行编排管理。
4.1.2 安装
Compose 目前支持 Linux 和 Mac OS 平台，两者的安装过程大同小异。
安装 Compose 之前，要先安装 Docker（需要 DockerEngine 1.7.1+），请参考第一部分中章节，在此不再赘述。
Compose 可以通过 Python 的 pip 工具进行安装，可以直接下载编译好的二进制文件使用，甚至直接运行在 Docker 容器中。
前两种方式是传统方式，适合本地环境下安装使用；最后一种方式则不破坏系统环境，更适合云计算场景。
（1）. 安装DockerCompose（选择1.8.1版本的）
[root@client ~]# sudo bash -c "curl -Lhttps://github.com/docker/compose/releases/download/1.8.0/docker-compose-'uname-s'-'uname -m' >/usr/local/bin/docker-compose"
%Total % Received % Xferd Average Speed Time Time Time Current
Dload Upload Total Spent Left Speed
100 54877 0 54877 0 0 2798 0 --:--:-- 0:00:19 --:--:-- 2578
[root@client ~]# sudo chmod +x/usr/local/bin/docker-compose
[root@client /]# yum -y install python-pip
[root@client /]# sudo pip install -Udocker-compose
（2）. 安装好以后更新一下pip工具
[root@client yum.repos.d]# pip install --upgradepip
Collecting pip
Downloading pip-9.0.1-py2.py3-none-any.whl (1.3MB)
100% |████████████████████████████████| 1.3MB 28kB/s
Installing collected packages: pip
Foundexisting installation: pip 8.1.2
Uninstalling pip-8.1.2:
Successfully uninstalled pip-8.1.2
Successfully installed pip-9.0.1
（3）. 验证docker-compose是否可用（注意要yum clean all）
[root@client bin]# sudo docker-compose --version
docker-compose version 1.8.1, build 258538
4.1.3 实例应用
编写一个python web案例，应用compose编排服务。例子包含2个容器，一个python web容器，一个是Redis数据库容器。
首先构建python web镜像和容器：
（1）. 创建composeapp目录
[root@client /]# mkdir composeapp
[root@client /]# cd composeapp/
[root@client composeapp]# touch Dockerfile
（2）. 编写python程序
[root@client composeapp]# touch app.py
[root@client composeapp]# vi app.py
from flask import Flask
from redisimport Redis
import os
app = Flask(__name__)
redis = Redis(host="redis", port=6379)
@app.route('/')
def hello():
redis.incr('hits')
return'Hello Docker Book reader! I have been seen {0} times'.format(redis.get('hits'))
if __name__ == "__main__":
app.run(host="0.0.0.0", debug=True)
（3）. 创建python的依赖包描述文件
~ [root@client composeapp]# touchrequirements.txt
[root@client composeapp]# vi requirements.txt
flask
redis
（4）. 编写python web容器的镜像Dockerfile文件
[root@client composeapp]# vi Dockerfile
FROM python:2.7
MAINTAINER James Turnbull<[email protected]>
ENV REFRESHED_AT 2016-08-01
ADD . /composeapp
WORKDIR /composeapp
RUN pip install -r requirements.txt
（5）. 构建镜像
[root@client composeapp]# sudo docker build -tjamtur01/composeapp .
[root@client composeapp]# sudo docker build -tjamtur01/composeapp .
Sending build context to Docker daemon 4.096 kB
Step 1 : FROM python:2.7
Trying to pull repository192.168.200.11:5000/python ...
Pulling repository 192.168.200.11:5000/python
Error: image python not found
Trying to pull repositorydocker.io/library/python ...
2.7: Pulling from docker.io/library/python
75a822cd7888: Pull complete
57de64c72267: Pull complete
4306be1e8943: Pull complete
871436ab7225: Pull complete
37c937b0ca47: Pull complete
608a51124afe: Pull complete
086c59e7b25f: Pull complete
Digest:sha256:43b6a6df624798dd8889bde2c02a48a263faa1d72f0de9e134de84c4079ac365
Status: Downloaded newer image fordocker.io/python:2.7
--->acf0d719f268
Step 2 : MAINTAINER James Turnbull <[email protected]>
--->Running in 19e30769bcd3
--->6efea2b07fec
Removing intermediate container 19e30769bcd3
Step 3 : ENV REFRESHED_AT 2016-08-01
--->Running in 1c55d12d766b
--->fdf17727b383
Removing intermediate container 1c55d12d766b
Step 4 : ADD . /composeapp
--->96618268b61c
Removing intermediate container cd7b0ed6e203
Step 5 : WORKDIR /composeapp
--->Running in 5f04f2e5adca
--->c504ecdffde0
Removing intermediate container 5f04f2e5adca
Step 6 : RUN pip install -r requirements.txt
--->Running in 7433546dcc5c
Collecting flask (from -r requirements.txt (line1))
Downloading Flask-0.12-py2.py3-none-any.whl (82kB)
Collecting redis (from -r requirements.txt (line2))
Downloading redis-2.10.5-py2.py3-none-any.whl (60kB)
Collecting itsdangerous>=0.21 (from flask->-r requirements.txt (line1))
Downloading itsdangerous-0.24.tar.gz (46kB)
CollectingJinja2>=2.4 (from flask->-r requirements.txt (line 1))
Downloading Jinja2-2.8-py2.py3-none-any.whl(263kB)
Collecting Werkzeug>=0.7 (from flask->-rrequirements.txt (line 1))
Downloading Werkzeug-0.11.13-py2.py3-none-any.whl (308kB)
Collecting click>=2.0 (from flask->-rrequirements.txt (line 1))
Downloading click-6.6-py2.py3-none-any.whl (71kB)
Collecting MarkupSafe (fromJinja2>=2.4->flask->-r requirements.txt (line 1))
Downloading MarkupSafe-0.23.tar.gz
Building wheels for collected packages:itsdangerous, MarkupSafe
Runningsetup.py bdist_wheel for itsdangerous: started
Runningsetup.py bdist_wheel for itsdangerous: finished with status 'done'
Storedin directory:/root/.cache/pip/wheels/fc/a8/66/24d655233c757e178d45dea2de22a04c6d92766abfb741129a
Runningsetup.py bdist_wheel for MarkupSafe: started
Runningsetup.py bdist_wheel for MarkupSafe: finished with status 'done'
Storedin directory:/root/.cache/pip/wheels/a3/fa/dc/0198eed9ad95489b8a4f45d14dd5d2aee3f8984e46862c5748
Successfully built itsdangerous MarkupSafe
Installing collected packages: itsdangerous, MarkupSafe,Jinja2, Werkzeug, click, flask, redis
Successfully installed Jinja2-2.8MarkupSafe-0.23 Werkzeug-0.11.13 click-6.6 flask-0.12 itsdangerous-0.24redis-2.10.5
--->e031fec32547
Removing intermediate container 7433546dcc5c
Successfully built e031fec32547
（6）. 以docker run运行案例：
[root@client composeapp]# sudo docker run -d -p5000:5000 -v .:/composeapp --link redis:redis --name jamtur01/composeapp pythonapp.py
Unable to find image 'python:latest' locally
Trying to pull repository192.168.200.11:5000/python ...
Pulling repository 192.168.200.11:5000/python
Error: image python not found
Trying to pull repositorydocker.io/library/python ...
latest: Pulling from docker.io/library/python
75a822cd7888: Already exists
57de64c72267:Already exists
4306be1e8943:Already exists
871436ab7225:Already exists
37c937b0ca47:Already exists
2172fb7edb3a:Pull complete
dcec4e4061ab:Pull complete
Digest:sha256:1fa4d0110c7093fdb1306b4b290824a37169ca6a19f091b7227967647726169a
Status:Downloaded newer image for docker.io/python:latest
docker: Errorresponse from daemon: Invalid container name (jamtur01/composeapp), only[a-zA-Z0-9][a-zA-Z0-9_.-] are allowed.
See'/usr/bin/docker-current run --help'.
（7）. 以docker-compose运行案例：
下面构建DockerCompose yml文件：docker-compose.yml文件：
[root@server composeapp]# vi docker-compose.yml
web:
image:jamtur01/composeapp
command:python app.py
ports:
-"5000:5000"
volumes:
-.:/composeapp
links:
- redis
redis:
image:redis
切换到composeapp目录下，以compose的方式运行
[root@server composeapp]#
[root@server composeapp]# sudo docker-compose up
Pulling redis (redis:latest)...
Trying to pull repository192.168.200.18:5000/redis ...
Pulling repository 192.168.200.18:5000/redis
Error: image redis not found
Trying to pull repositorydocker.io/library/redis ...
latest: Pulling from docker.io/library/redis
75a822cd7888: Already exists
e40c2fafe648: Pull complete
ce384d4aea4f: Pull complete
5e29dd684b84: Pull complete
29a3c975c335: Pull complete
a405554540f9: Pull complete
4b2454731fda: Pull complete
Digest:sha256:be03cb3b2e0d290c3d6670d1843b6036c1914663574bb624ffb62535344de5b4
Status: Downloaded newer image fordocker.io/redis:latest
Creating composeapp_redis_1
Creating composeapp_web_1
Attaching to composeapp_redis_1, composeapp_web_1
redis_1 |1:C 01 Jan 12:35:45.005 # Warning: no config file specified, using the defaultconfig. In order to specify a config file use redis-server /path/to/redis.conf
redis_1 | _._
redis_1 | _.-``__ ''-._
redis_1 | _.-`` `. `_. ''-._ Redis 3.2.6 (00000000/0) 64 bit
redis_1 | .-`` .-```. ```\/ _.,_ ''-._
redis_1 | ( ' , .-` | `, ) Running in standalone mode
redis_1 | |`-._`-...-` __...-.``-._|'`_.-'| Port: 6379
redis_1 | | `-._ `._ / _.-' | PID: 1
redis_1 | `-._ `-._ `-./ _.-' _.-'
redis_1 | |`-._`-._ `-.__.-' _.-'_.-'|
redis_1 | | `-._`-._ _.-'_.-' | http://redis.io
redis_1 | `-._ `-._`-.__.-'_.-' _.-'
redis_1 | |`-._`-._ `-.__.-' _.-'_.-'|
redis_1 | | `-._`-._ _.-'_.-' |
redis_1 | `-._ `-._`-.__.-'_.-' _.-'
redis_1 | `-._ `-.__.-' _.-'
redis_1 | `-._ _.-'
redis_1 | `-.__.-'
redis_1 |
redis_1 |1:M 01 Jan 12:35:45.008 # WARNING: The TCP backlog setting of 511 cannot beenforced because /proc/sys/net/core/somaxconn is set to the lower value of 128.
redis_1 |1:M 01 Jan 12:35:45.008 # Server started, Redis version 3.2.6
redis_1 |1:M 01 Jan 12:35:45.008 # WARNING overcommit_memory is set to 0! Backgroundsave may fail under low memory condition. To fix this issue add'vm.overcommit_memory = 1' to /etc/sysctl.conf and then reboot or run thecommand 'sysctl vm.overcommit_memory=1' for this to take effect.
redis_1 |1:M 01 Jan 12:35:45.008 # WARNING you have Transparent Huge Pages (THP) supportenabled in your kernel. This will create latency and memory usage issues withRedis. To fix this issue run the command 'echo never >/sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled' as root, and add it to your/etc/rc.local in order to retain the setting after a reboot. Redis must berestarted after THP is disabled.
redis_1 |1:M 01 Jan 12:35:45.008 * The server is now ready to accept connections on port6379
web_1 | * Running onhttp://0.0.0.0:5000/ (Press CTRL+C to quit)
web_1 | * Restarting with stat
web_1 | * Debugger is active!
web_1 | * Debugger pin code:457-652-386
web_1 |192.168.0.51 - - [01/Jan/2017 12:37:42] "GET / HTTP/1.1" 200 -
web_1 |192.168.0.51 - - [01/Jan/2017 12:37:42] "GET /favicon.ico HTTP/1.1"404 -
最后在网页上验证效果如下：
图4.1实例网页验证效果
4.1.4 Compose命令说明
1）命令对象与格式
对于 Compose 来说，大部分命令的对象既可以是项目本身，也可以指定为项目中的服务或者容器。如果没有特别的说明，命令对象将是项目，这意味着项目中所有的服务都会受到命令影响。
执行docker-compose [COMMAND]--help 或者docker-compose help[COMMAND] 可以查看具体某个命令的使用格式。
Compose 命令的基本的使用格式是
docker-compose [-f=<arg>...] [options][COMMAND] [ARGS...]
2）命令选项
-f, --file FILE 指定使用的Compose 模板文件，默认为 docker-compose.yml，可以多次指定。
-p, --project-name NAME 指定项目名称，默认将使用所在目录名称作为项目名。
--x-networking 使用Docker 的可拔插网络后端特性（需要 Docker 1.9 及以后版本）。
--x-network-driver DRIVER 指定网络后端的驱动，默认为bridge（需要 Docker 1.9 及以后版本）。
--verbose 输出更多调试信息。
-v, --version 打印版本并退出。
3）命令使用说明
（1）. build
格式为 docker-composebuild [options] [SERVICE...]。
构建（重新构建）项目中的服务容器。
服务容器一旦构建后，将会带上一个标记名，例如对于 web 项目中的一个 db 容器，可能是 web_db。
可以随时在项目目录下运行 docker-composebuild 来重新构建服务。
选项包括：
--force-rm 删除构建过程中的临时容器。
--no-cache 构建镜像过程中不使用 cache（这将加长构建过程）。
--pull 始终尝试通过 pull 来获取更新版本的镜像。
（2）. help
获得一个命令的帮助。
（3）. kill
格式为 docker-composekill [options] [SERVICE...]。
通过发送 SIGKILL 信号来强制停止服务容器。
支持通过 -s 参数来指定发送的信号，例如通过如下指令发送 SIGINT 信号。
$ docker-compose kill -s SIGINT
（4）. logs
格式为 docker-compose logs [options][SERVICE...]。
查看服务容器的输出。默认情况下，docker-compose 将对不同的服务输出使用不同的颜色来区分。可以通过 --no-color 来关闭颜色。
该命令在调试问题的时候十分有用。
（5）. pause
格式为 docker-compose pause [SERVICE...]。
暂停一个服务容器。
（6）. port
格式为 docker-compose port [options]SERVICE PRIVATE_PORT。
打印某个容器端口所映射的公共端口。
选项：
--protocol=proto 指定端口协议，tcp（默认值）或者udp。
--index=index 如果同一服务存在多个容器，指定命令对象容器的序号（默认为 1）。
（7）. ps
格式为 docker-compose ps [options][SERVICE...]。
列出项目中目前的所有容器。
选项：
-q 只打印容器的 ID 信息。
（8）. pull
格式为 docker-compose pull [options][SERVICE...]。
拉取服务依赖的镜像。
选项：
--ignore-pull-failures 忽略拉取镜像过程中的错误。
（9）. restart
格式为 docker-compose restart [options][SERVICE...]。
重启项目中的服务。
选项：
-t, --timeout TIMEOUT 指定重启前停止容器的超时（默认为 10 秒）。
（10）. rm
格式为 docker-compose rm [options][SERVICE...]。
删除所有（停止状态的）服务容器。推荐先执行 docker-composestop 命令来停止容器。
选项：
-f, --force 强制直接删除，包括非停止状态的容器。一般尽量不要使用该选项。
-v 删除容器所挂载的数据卷。
（11）. run
格式为 docker-composerun [options] [-p PORT...] [-e KEY=VAL...] SERVICE [COMMAND] [ARGS...]。
在指定服务上执行一个命令。
例如：
$ docker-compose run ubuntu ping docker.com
将会启动一个 ubuntu 服务容器，并执行pingdocker.com 命令。
默认情况下，如果存在关联，则所有关联的服务将会自动被启动，除非这些服务已经在运行中。
该命令类似启动容器后运行指定的命令，相关卷、链接等等都将会按照配置自动创建。
两个不同点：
给定命令将会覆盖原有的自动运行命令；
不会自动创建端口，以避免冲突。
如果不希望自动启动关联的容器，可以使用 --no-deps 选项，例如
$ docker-compose run --no-deps web python manage.pyshell
将不会启动 web 容器所关联的其它容器。
选项：
-d 后台运行容器。
--name NAME 为容器指定一个名字。
--entrypoint CMD 覆盖默认的容器启动指令。
-e KEY=VAL 设置环境变量值，可多次使用选项来设置多个环境变量。
-u, --user="" 指定运行容器的用户名或者 uid。
--no-deps 不自动启动关联的服务容器。
--rm 运行命令后自动删除容器，d 模式下将忽略。
-p, --publish=[] 映射容器端口到本地主机。
--service-ports 配置服务端口并映射到本地主机。
-T 不分配伪tty，意味着依赖tty 的指令将无法运行。
（12）. scale
格式为 docker-compose scale [options][SERVICE=NUM...]。
设置指定服务运行的容器个数。
通过 service=num的参数来设置数量。例如：
$ docker-compose scale web=3 db=2
将启动 3 个容器运行 web 服务，2 个容器运行 db 服务。
一般的，当指定数目多于该服务当前实际运行容器，将新创建并启动容器；反之，将停止容器。
选项：
-t, --timeout TIMEOUT 停止容器时候的超时（默认为 10 秒）。
（13）. start
格式为 docker-compose start [SERVICE...]。
启动已经存在的服务容器。
（14）. stop
格式为 docker-compose stop [options][SERVICE...]。
停止已经处于运行状态的容器，但不删除它。通过 docker-compose start 可以再次启动这些容器。
选项：
-t, --timeout TIMEOUT 停止容器时候的超时（默认为 10 秒）。
（15）. unpause
格式为 docker-compose unpause [SERVICE...]。
恢复处于暂停状态中的服务。
（16）. up
格式为 docker-compose up [options] [SERVICE...]。
该命令十分强大，它将尝试自动完成包括构建镜像，（重新）创建服务，启动服务，并关联服务相关容器的一系列操作。
链接的服务都将会被自动启动，除非已经处于运行状态。
可以说，大部分时候都可以直接通过该命令来启动一个项目。
默认情况，docker-composeup 启动的容器都在前台，控制台将会同时打印所有容器的输出信息，可以很方便进行调试。
当通过 Ctrl-C 停止命令时，所有容器将会停止。
如果使用 docker-composeup -d，将会在后台启动并运行所有的容器。一般推荐生产环境下使用该选项。
默认情况，如果服务容器已经存在，docker-compose up 将会尝试停止容器，然后重新创建（保持使用 volumes-from 挂载的卷），以保证新启动的服务匹配 docker-compose.yml 文件的最新内容。如果用户不希望容器被停止并重新创建，可以使用 docker-compose up --no-recreate。这样将只会启动处于停止状态的容器，而忽略已经运行的服务。如果用户只想重新部署某个服务，可以使用 docker-compose up --no-deps -d <SERVICE_NAME> 来重新创建服务并后台停止旧服务，启动新服务，并不会影响到其所依赖的服务。
选项：
-d 在后台运行服务容器。
--no-color 不使用颜色来区分不同的服务的控制台输出。
--no-deps 不启动服务所链接的容器。
--force-recreate 强制重新创建容器，不能与--no-recreate 同时使用。
--no-recreate 如果容器已经存在了，则不重新创建，不能与 --force-recreate同时使用。
--no-build 不自动构建缺失的服务镜像。
-t, --timeout TIMEOUT 停止容器时候的超时（默认为 10 秒）。
（17）. migrate-to-labels
格式为 docker-compose migrate-to-labels。
重新创建容器，并添加label。
主要用于升级 1.2 及更早版本中创建的容器，添加缺失的容器标签。
实际上，最彻底的办法当然是删除项目，然后重新创建。
（18）. version
格式为 docker-compose version。
打印版本信息。
4.1.5 Compose模板文件
模板文件是使用Compose 的核心，涉及到的指令关键字也比较多。但大家不用担心，这里面大部分指令跟 docker run 相关参数的含义都是类似的。
默认的模板文件名称为 docker-compose.yml，格式为 YAML 格式。
具体可以参考官网的命令和模板说明。