简介

Compose 项目是 Docker 官方的开源项目,负责实现对 Docker 容器集群的快速编排。从功能上看,跟 OpenStack 中的 Heat 十分类似。

其代码目前在 https://github.com/docker/compose 上开源。

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。

通过第一部分中的介绍,我们知道使用一个 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:

  • 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。

  • 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。

安装与卸载

Compose 支持 Linux、macOS、Windows 10 三大平台。

Compose 可以通过 Python 的包管理工具 pip 进行安装,也可以直接下载编译好的二进制文件使用,甚至能够直接在 Docker 容器中运行。

Docker Desktop for Mac/Windows 自带 docker-compose 二进制文件,安装 Docker 之后可以直接使用。

# docker-compose --version
​
docker-compose version 1.27.4, build 40524192

Linux 系统请使用以下介绍的方法安装。

二进制包

在 Linux 上的也安装十分简单,从 官方 GitHub Release 处直接下载编译好的二进制文件即可。

例如,在 Linux 64 位系统上直接下载对应的二进制包。

# curl -L https://github.com/docker/compose/releases/download/1.27.4/docker-compose-`uname -s`-`uname -m` > /usr/local/bin/docker-compose
​
# 国内用户可以使用以下方式加快下载
# curl -L https://download.fastgit.org/docker/compose/releases/download/1.27.4/docker-compose-`uname -s`-`uname -m` > /usr/local/bin/docker-compose
​
# chmod +x /usr/local/bin/docker-compose

卸载

如果是二进制包方式安装的,删除二进制文件即可。

#rm /usr/local/bin/docker-compose

使用

首先介绍几个术语。

  • 服务 (service):一个应用容器,实际上可以运行多个相同镜像的实例。

  • 项目 (project):由一组关联的应用容器组成的一个完整业务单元。

可见,一个项目可以由多个服务(容器)关联而成,Compose 面向项目进行管理。

场景

最常见的项目是 web 网站,该项目应该包含 web 应用和缓存。

下面我们用 Python 来建立一个能够记录页面访问次数的 web 网站。

web 应用

新建文件夹,在该目录中编写 app.py 文件

from flask import Flask
from redis import Redis
​
app = Flask(__name__)
redis = Redis(host='redis', port=6379)
​
@app.route('/')
def hello():
    count = redis.incr('hits')
    return 'Hello World! 该页面已被访问 {} 次。\n'.format(count)
​
if __name__ == "__main__":
    app.run(host="0.0.0.0", debug=True)

Dockerfile

编写 Dockerfile 文件,内容为

FROM python:3.6-alpine
ADD . /code
WORKDIR /code
RUN pip install redis flask
CMD ["python", "app.py"]

docker-compose.yml

编写 docker-compose.yml 文件,这个是 Compose 使用的主模板文件。

version: '3'
services:
​
  web:
    build: .
    ports:
     - "5000:5000"
​
  redis:
    image: "redis:alpine"

运行 compose 项目

# docker-compose up

此时访问本地 5000 端口,每次刷新页面,计数就会加 1。

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。

version: "3"
​
services:
  webapp:
    image: examples/web
    ports:
      - "80:80"
    volumes:
      - "/data"

注意每个服务都必须通过 image 指令指定镜像或 build 指令(需要 Dockerfile)等来自动构建生成镜像。

如果使用 build 指令,在 Dockerfile 中设置的选项(例如:CMD, EXPOSE, VOLUME, ENV 等) 将会自动被获取,无需在 docker-compose.yml 中重复设置。

下面分别介绍各个指令的用法。

build

指定 Dockerfile 所在文件夹的路径(可以是绝对路径,或者相对 docker-compose.yml 文件的路径)。 Compose 将会利用它自动构建这个镜像,然后使用这个镜像。

version: '3'
services:
​
  webapp:
    build: ./dir

你也可以使用 context 指令指定 Dockerfile 所在文件夹的路径。

使用 dockerfile 指令指定 Dockerfile 文件名。

使用 arg 指令指定构建镜像时的变量。

version: '3'
services:
​
  webapp:
    build:
      context: ./dir
      dockerfile: Dockerfile-alternate
      args:
        buildno: 1

使用 cache_from 指定构建镜像的缓存

build:
  context: .
  cache_from:
    - alpine:latest
    - corp/web_app:3.14

cap_add, cap_drop

指定容器的内核能力(capacity)分配。

例如,让容器拥有所有能力可以指定为:

cap_add:
  - ALL

去掉 NET_ADMIN 能力可以指定为:

cap_drop:
  - NET_ADMIN

command

覆盖容器启动后默认执行的命令。

command: echo "hello world"

configs

仅用于 Swarm mode,详细内容请查看 Swarm mode 一节。

cgroup_parent

指定父 cgroup 组,意味着将继承该组的资源限制。

例如,创建了一个 cgroup 组名称为 cgroups_1。

cgroup_parent: cgroups_1

container_name

指定容器名称。默认将会使用 项目名称_服务名称_序号 这样的格式。

container_name: docker-web-container

注意: 指定容器名称后,该服务将无法进行扩展(scale),因为 Docker 不允许多个容器具有相同的名称。

deploy

仅用于 Swarm mode,详细内容请查看 Swarm mode 一节

devices

指定设备映射关系。

devices:
  - "/dev/ttyUSB1:/dev/ttyUSB0"

depends_on

解决容器的依赖、启动先后的问题。以下例子中会先启动 redis db 再启动 web

version: '3'
​
services:
  web:
    build: .
    depends_on:
      - db
      - redis
​
  redis:
    image: redis
​
  db:
    image: postgres

注意:web 服务不会等待 redis db 「完全启动」之后才启动。

dns

自定义 DNS 服务器。可以是一个值,也可以是一个列表。

dns: 8.8.8.8
​
dns:
  - 8.8.8.8
  - 114.114.114.114

dns_search

配置 DNS 搜索域。可以是一个值,也可以是一个列表。

dns_search: example.com
​
dns_search:
  - domain1.example.com
  - domain2.example.com

tmpfs

挂载一个 tmpfs 文件系统到容器。

tmpfs: /run
tmpfs:
  - /run
  - /tmp

env_file

从文件中获取环境变量,可以为单独的文件路径或列表。

如果通过 docker-compose -f FILE 方式来指定 Compose 模板文件,则 env_file 中变量的路径会基于模板文件路径。

如果有变量名称与 environment 指令冲突,则按照惯例,以后者为准。

env_file: .env
​
env_file:
  - ./common.env
  - ./apps/web.env
  - /opt/secrets.env

环境变量文件中每一行必须符合格式,支持 # 开头的注释行。

# common.env: Set development environment
PROG_ENV=development

environment

设置环境变量。你可以使用数组或字典两种格式。

只给定名称的变量会自动获取运行 Compose 主机上对应变量的值,可以用来防止泄露不必要的数据。

environment:
  RACK_ENV: development
  SESSION_SECRET:
​
environment:
  - RACK_ENV=development
  - SESSION_SECRET

如果变量名称或者值中用到 true|false,yes|no 等表达 布尔 含义的词汇,最好放到引号里,避免 YAML 自动解析某些内容为对应的布尔语义。这些特定词汇,包括

y|Y|yes|Yes|YES|n|N|no|No|NO|true|True|TRUE|false|False|FALSE|on|On|ON|off|Off|OFF

expose

暴露端口,但不映射到宿主机,只被连接的服务访问。

仅可以指定内部端口为参数

expose:
 - "3000"
 - "8000"

external_links

注意:不建议使用该指令。

链接到 docker-compose.yml 外部的容器,甚至并非 Compose 管理的外部容器。

external_links:
 - redis_1
 - project_db_1:mysql
 - project_db_1:postgresql

extra_hosts

类似 Docker 中的 --add-host 参数,指定额外的 host 名称映射信息。

extra_hosts:
 - "googledns:8.8.8.8"
 - "dockerhub:52.1.157.61"

会在启动后的服务容器中 /etc/hosts 文件中添加如下两条条目。

8.8.8.8 googledns
52.1.157.61 dockerhub

healthcheck

通过命令检查容器是否健康运行。

healthcheck:
  test: ["CMD", "curl", "-f", "http://localhost"]
  interval: 1m30s
  timeout: 10s
  retries: 3

image

指定为镜像名称或镜像 ID。如果镜像在本地不存在,Compose 将会尝试拉取这个镜像。

image: ubuntu
image: orchardup/postgresql
image: a4bc65fd

labels

为容器添加 Docker 元数据(metadata)信息。例如可以为容器添加辅助说明信息。

labels:
  com.startupteam.description: "webapp for a startup team"
  com.startupteam.department: "devops department"
  com.startupteam.release: "rc3 for v1.0"

links

注意:不推荐使用该指令。

logging

配置日志选项。

logging:
  driver: syslog
  options:
    syslog-address: "tcp://192.168.0.42:123"

目前支持三种日志驱动类型。

driver: "json-file"
driver: "syslog"
driver: "none"

options 配置日志驱动的相关参数。

options:
  max-size: "200k"
  max-file: "10"

network_mode

设置网络模式。使用和 docker run 的 --network 参数一样的值。

network_mode: "bridge"
network_mode: "host"
network_mode: "none"
network_mode: "service:[service name]"
network_mode: "container:[container name/id]"

networks

配置容器连接的网络。

version: "3"
services:
​
  some-service:
    networks:
     - some-network
     - other-network
​
networks:
  some-network:
  other-network:

pid

跟主机系统共享进程命名空间。打开该选项的容器之间,以及容器和宿主机系统之间可以通过进程 ID 来相互访问和操作。

pid: "host"

ports

暴露端口信息。

使用宿主端口:容器端口 (HOST:CONTAINER) 格式,或者仅仅指定容器的端口(宿主将会随机选择端口)都可以。

ports:
 - "3000"
 - "8000:8000"
 - "49100:22"
 - "127.0.0.1:8001:8001"

注意:当使用 HOST:CONTAINER 格式来映射端口时,如果你使用的容器端口小于 60 并且没放到引号里,可能会得到错误结果,因为 YAML 会自动解析 xx:yy 这种数字格式为 60 进制。为避免出现这种问题,建议数字串都采用引号包括起来的字符串格式。

secrets

存储敏感数据,例如 mysql 服务密码。

version: "3.1"
services:
​
mysql:
  image: mysql
  environment:
    MYSQL_ROOT_PASSWORD_FILE: /run/secrets/db_root_password
  secrets:
    - db_root_password
    - my_other_secret
​
secrets:
  my_secret:
    file: ./my_secret.txt
  my_other_secret:
    external: true

security_opt

指定容器模板标签(label)机制的默认属性(用户、角色、类型、级别等)。例如配置标签的用户名和角色名。

security_opt:
    - label:user:USER
    - label:role:ROLE

stop_signal

设置另一个信号来停止容器。在默认情况下使用的是 SIGTERM 停止容器。

stop_signal: SIGUSR1

sysctls

配置容器内核参数。

sysctls:
  net.core.somaxconn: 1024
  net.ipv4.tcp_syncookies: 0
​
sysctls:
  - net.core.somaxconn=1024
  - net.ipv4.tcp_syncookies=0

ulimits

指定容器的 ulimits 限制值。

例如,指定最大进程数为 65535,指定文件句柄数为 20000(软限制,应用可以随时修改,不能超过硬限制) 和 40000(系统硬限制,只能 root 用户提高)。

  ulimits:
    nproc: 65535
    nofile:
      soft: 20000
      hard: 40000

volumes

数据卷所挂载路径设置。可以设置为宿主机路径(HOST:CONTAINER)或者数据卷名称(VOLUME:CONTAINER),并且可以设置访问模式 (HOST:CONTAINER:ro)。

该指令中路径支持相对路径。

volumes:
 - /var/lib/mysql
 - cache/:/tmp/cache
 - ~/configs:/etc/configs/:ro

如果路径为数据卷名称,必须在文件中配置数据卷。

version: "3"
​
services:
  my_src:
    image: mysql:8.0
    volumes:
      - mysql_data:/var/lib/mysql
​
volumes:
  mysql_data:

其它指令

此外,还有包括 domainname, entrypoint, hostname, ipc, mac_address, privileged, read_only, shm_size, restart, stdin_open, tty, user, working_dir 等指令,基本跟 docker run 中对应参数的功能一致。

指定服务容器启动后执行的入口文件。

entrypoint: /code/entrypoint.sh

指定容器中运行应用的用户名。

user: nginx

指定容器中工作目录。

working_dir: /code

指定容器中搜索域名、主机名、mac 地址等。

domainname: your_website.com
hostname: test
mac_address: 08-00-27-00-0C-0A

允许容器中运行一些特权命令。

privileged: true

指定容器退出后的重启策略为始终重启。该命令对保持服务始终运行十分有效,在生产环境中推荐配置为 always 或者 unless-stopped。

restart: always

以只读模式挂载容器的 root 文件系统,意味着不能对容器内容进行修改。

read_only: true

打开标准输入,可以接受外部输入。

stdin_open: true

模拟一个伪终端。

tty: true

读取变量

Compose 模板文件支持动态读取主机的系统环境变量和当前目录下的 .env 文件中的变量。

例如,下面的 Compose 文件将从运行它的环境中读取变量 ${MONGO_VERSION} 的值,并写入执行的指令中。
···
version: "3"
services:

db:
image: "mongo:${MONGO_VERSION}"
···
如果执行 MONGO_VERSION=3.2 docker-compose up 则会启动一个 mongo:3.2 镜像的容器;如果执行 MONGO_VERSION=2.8 docker-compose up 则会启动一个 mongo:2.8 镜像的容器。

若当前目录存在 .env 文件,执行 docker-compose 命令时将从该文件中读取变量。

在当前目录新建 .env 文件并写入以下内容。

# 支持 # 号注释
MONGO_VERSION=3.6

执行 docker-compose up 则会启动一个 mongo:3.6 镜像的容器。

实战 WordPress

本小节内容适合 PHP 开发人员阅读。

Compose 可以很便捷的让 WordPress 运行在一个独立的环境中。

创建空文件夹

假设新建一个名为 wordpress 的文件夹,然后进入这个文件夹。

创建 docker-compose.yml 文件

​docker-compose.yml 文件将开启一个 wordpress 服务和一个独立的 MySQL 实例:

version: "3"
services:
​
   db:
     image: mysql:8.0
     command:
      - --default_authentication_plugin=mysql_native_password
      - --character-set-server=utf8mb4
      - --collation-server=utf8mb4_unicode_ci     
     volumes:
       - db_data:/var/lib/mysql
     restart: always
     environment:
       MYSQL_ROOT_PASSWORD: somewordpress
       MYSQL_DATABASE: wordpress
       MYSQL_USER: wordpress
       MYSQL_PASSWORD: wordpress
​
   wordpress:
     depends_on:
       - db
     image: wordpress:latest
     ports:
       - "8000:80"
     restart: always
     environment:
       WORDPRESS_DB_HOST: db:3306
       WORDPRESS_DB_USER: wordpress
       WORDPRESS_DB_PASSWORD: wordpress
volumes:
  db_data:

构建并运行项目

运行 docker-compose up -d Compose 就会拉取镜像再创建我们所需要的镜像,然后启动 wordpress 和数据库容器。 接着浏览器访问 127.0.0.1:8000 端口就能看到 WordPress 安装界面了。