Docker容器编排工具Compose模板文件介绍以及Django实战案例

文章索引：

1、docker入门之镜像、容器和仓库

2、docker的安装与镜像加速器的配置

3、docker系列基础课程--如何获取镜像、列出镜像和删除镜像

4、docker系列基础课程：利用commit 理解镜像构成

5、docker系列基础课程：使用 Dockerfile 定制镜像

6、docker系列基础课程：Dockerfile 指令详解（1）

7、docker系列基础课程：Dockerfile 指令详解（2）

8、docker系列基础课程：Dockerfile 指令详解（3）

9、docker系列基础课程：docker容器的操作与维护

10、docker仓库的使用以及通过Nexus构建私有仓库

11、Docker数据管理以及数据持久化机制

12、docker网络中外部访问容器以及容器互联机制

13、docker容器的访问控制以及端口映射等高级网络配置

14、docker中配置docker0网桥以及自定义网桥来连接各个容器

15、Docker容器集群快速编排工具Compose应用实践

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。

使用 Docker Compose 配置Django应用

我们现在将使用 Docker Compose 配置并运行一个 Django/PostgreSQL 应用。

在一切工作开始前，需要先编辑好三个必要的文件。

第一步，因为应用将要运行在一个满足所有环境依赖的 Docker 容器里面，那么我们可以通过编辑 Dockerfile 文件来指定 Docker 容器要安装内容。内容如下：

FROM python:3
ENV PYTHONUNBUFFERED 1
RUN mkdir /code
WORKDIR /code
COPY requirements.txt /code/
RUN pip install -r requirements.txt
COPY . /code/

以上内容指定应用将使用安装了 Python 以及必要依赖包的镜像。更多关于如何编写 Dockerfile 文件的信息可以查看 Dockerfile 使用。

第二步，在 requirements.txt 文件里面写明需要安装的具体依赖包名。

Django>=2.0,<3.0
psycopg2>=2.7,<3.0

第三步，docker-compose.yml 文件将把所有的东西关联起来。它描述了应用的构成（一个 web 服务和一个数据库）、使用的 Docker 镜像、镜像之间的连接、挂载到容器的卷，以及服务开放的端口。

version: "3"
services:
 db:
 image: postgres
 web:
 build: .
 command: python manage.py runserver 0.0.0.0:8000
 volumes:
 - .:/code
 ports:
 - "8000:8000"
 links:
 - db

查看 docker-compose.yml 章节 了解更多详细的工作机制。

现在我们就可以使用 docker-compose run 命令启动一个 Django 应用了。

$ docker-compose run web django-admin startproject django_example .

由于 web 服务所使用的镜像并不存在，所以 Compose 会首先使用 Dockerfile 为 web 服务构建一个镜像，接着使用这个镜像在容器里运行 django-admin startproject django_example 指令。

这将在当前目录生成一个 Django 应用。

$ ls
Dockerfile docker-compose.yml django_example manage.py requirements.txt

如果你的系统是 Linux,记得更改文件权限。

$ sudo chown -R $USER:$USER .

首先，我们要为应用设置好数据库的连接信息。用以下内容替换 django_example/settings.py 文件中 DATABASES = ... 定义的节点内容。

DATABASES = {
 'default': {
 'ENGINE': 'django.db.backends.postgresql',
 'NAME': 'postgres',
 'USER': 'postgres',
 'HOST': 'db',
 'PORT': 5432,
 }
}

这些信息是在 postgres 镜像固定设置好的。然后，运行 docker-compose up ：

$ docker-compose up
django_db_1 is up-to-date
Creating django_web_1 ...
Creating django_web_1 ... done
Attaching to django_db_1, django_web_1
db_1 | The files belonging to this database system will be owned by user "postgres".
db_1 | This user must also own the server process.
db_1 |
db_1 | The database cluster will be initialized with locale "en_US.utf8".
db_1 | The default database encoding has accordingly been set to "UTF8".
db_1 | The default text search configuration will be set to "english".
web_1 | Performing system checks...
web_1 |
web_1 | System check identified no issues (0 silenced).
web_1 |
web_1 | November 23, 2017 - 06:21:19
web_1 | Django version 1.11.7, using settings 'django_example.settings'
web_1 | Starting development server at http://0.0.0.0:8000/
web_1 | Quit the server with CONTROL-C.

这个 Django 应用已经开始在你的 Docker 守护进程里监听着 8000 端口了。打开 127.0.0.1:8000 即可看到 Django 欢迎页面。

你还可以在 Docker 上运行其它的管理命令，例如对于同步数据库结构这种事，在运行完 docker-compose up 后，在另外一个终端进入文件夹运行以下命令即可：

$ docker-compose run web python manage.py syncdb