1 Docker Compose

1.1 介绍

Docker Compose是Docker官方编排（Orchestration）项目之一，负责快速的部署分布式应用。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。
前面我们已经学习过使用一个Dockerfile模板文件，可以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或者缓存服务容器，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。所以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。

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

[root@prometheus ~]# docker-compose --version
docker-compose version 1.29.2, build 5becea4c

二进制安装

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://get.daocloud.io/docker/compose/releases/download/v2.0.0/docker-compose-`uname -s`-`uname -m` > /usr/local/bin/docker-compose
chmod +x /usr/local/bin/docker-compose

PIP 安装

注： x86_64 架构的 Linux 建议按照上边的方法下载二进制包进行安装，如果您计算机的架构是 ARM (例如，树莓派)，再使用 pip 安装。
这种方式是将 Compose 当作一个 Python 应用来从 pip 源中安装。执行安装命令：

sudo pip install -U docker-compose
Collecting docker-compose
  Downloading docker-compose-1.17.1.tar.gz (149kB): 149kB downloaded
...
Successfully installed docker-compose cached-property requests texttable websocket-client docker-py dockerpty six enum34 backports.ssl-match-hostname ipaddress

bash 补全命令：

$ curl -L https://raw.githubusercontent.com/docker/compose/1.8.0/contrib/completion/bash/docker-compose > /etc/bash_completion.d/docker-compose

容器中执行

Compose 既然是一个 Python 应用，自然也可以直接用容器来执行它。

$ curl -L https://github.com/docker/compose/releases/download/1.8.0/run.sh > /usr/local/bin/docker-compose
$ chmod +x /usr/local/bin/docker-compose

实际上，查看下载的run.sh脚本内容，如下:

set -e
VERSION="1.8.0"
IMAGE="docker/compose:$VERSION"
# Setup options for connecting to docker hostif [ -z "$DOCKER_HOST" ]; then
    DOCKER_HOST="/var/run/docker.sock"fiif [ -S "$DOCKER_HOST" ]; then
    DOCKER_ADDR="-v $DOCKER_HOST:$DOCKER_HOST -e DOCKER_HOST"else
    DOCKER_ADDR="-e DOCKER_HOST -e DOCKER_TLS_VERIFY -e DOCKER_CERT_PATH"fi
# Setup volume mounts for compose config and contextif [ "$(pwd)" != '/' ]; then
    VOLUMES="-v $(pwd):$(pwd)"fiif [ -n "$COMPOSE_FILE" ]; then
    compose_dir=$(dirname $COMPOSE_FILE)fi# TODO: also check --file argumentif [ -n "$compose_dir" ]; then
    VOLUMES="$VOLUMES -v $compose_dir:$compose_dir"fiif [ -n "$HOME" ]; then
    VOLUMES="$VOLUMES -v $HOME:$HOME -v $HOME:/root" # mount $HOME in /root to share docker.configfi
# Only allocate tty if we detect oneif [ -t 1 ]; then
    DOCKER_RUN_OPTIONS="-t"fiif [ -t 0 ]; then
    DOCKER_RUN_OPTIONS="$DOCKER_RUN_OPTIONS -i"fi
exec docker run --rm $DOCKER_RUN_OPTIONS $DOCKER_ADDR $COMPOSE_OPTIONS $VOLUMES -w "$(pwd)" $IMAGE "$@"

可以看到，它其实是下载了docker/compose镜像并运行。

卸载

如果是二进制包方式安装的，删除二进制文件即可。

$ sudo rm /usr/local/bin/docker-compose

如果是通过 pip 安装的，则执行如下命令即可删除。

$ sudo pip uninstall docker-compose

1.3 使用

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。新建文件夹，在该目录中编写app.py文件

import time
import redis
from flask import Flask
app = Flask(__name__)
cache = redis.Redis(host='redis', port=6379)
def get_hit_count():
    retries = 5
    while True:
        try:
            return cache.incr('hits')
        except redis.exceptions.ConnectionError as exc:
            if retries == 0:
                raise exc
            retries -= 1
            time.sleep(0.5)
@app.route('/')
def hello():
    count = get_hit_count()
    return 'Hello World! I have been seen {} times.\n'.format(count)
if __name__ == "__main__":
    app.run(host="0.0.0.0", debug=True)

接着编写Dockerfile文件，内容为:

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

然后是编写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"
  volumes:
       - .:/code
  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 命令

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。
docker-compose 命令的基本的使用格式是:

docker-compose [-f=<arg>...] [options] [COMMAND] [ARGS...]

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
—x-network-driver DRIVER 指定网络后端的驱动，默认为 bridge
—verbose 输出更多调试信息。
-v, —version 打印版本并退出。

build 格式为docker-compose build [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-compose build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。

config: 验证 Compose 文件格式是否正确，若正确则显示配置，若格式错误显示错误原因。
down：此命令将会停止 up 命令所启动的容器，并移除网络
exec：进入指定的容器。
help：获得一个命令的帮助。
images：列出 Compose 文件中包含的镜像。
kill：格式为docker-compose kill [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

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。
pause：格式为docker-compose pause [SERVICE…]，暂停一个服务容器。
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）。

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。

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。

push：推送服务依赖的镜像到 Docker 镜像仓库。
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）。

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-compose stop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。

run：格式为docker-compose run [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 ping docker.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。
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.py shell

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。

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）。

start：格式为docker-compose start [SERVICE…]，启动已经存在的服务容器。
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）。

top：查看各个服务容器内运行的进程。
unpause：格式为docker-compose unpause [SERVICE…]，恢复处于暂停状态中的服务。
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-compose up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-compose up -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 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）。

2 Docker Machine

Docker Machine是Docker官方编排（Orchestration）项目之一，负责在多种平台上快速安装 Docker 环境。
Docker Machine项目基于Go语言实现，目前在Github上进行维护。
Docker Machine是 Docker 官方提供的一个工具，它可以帮助我们在远程的机器上安装 Docker，或者在虚拟机 host 上直接安装虚拟机并在虚拟机中安装 Docker。我们还可以通过 docker-machine命令来管理这些虚拟机和 Docker。

3 Docker Swarm

Swarm是使用SwarmKit构建的 Docker 引擎内置（原生）的集群管理和编排工具。Docker Swarm是 Docker 官方三剑客项目之一，提供 Docker 容器集群服务，是 Docker 官方对容器云生态进行支持的核心方案。
使用它，用户可以将多个 Docker 主机封装为单个大型的虚拟 Docker 主机，快速打造一套容器云平台。Swarm mode 内置 kv 存储功能，提供了众多的新特性，比如：具有容错能力的去中心化设计、内置服务发现、负载均衡、路由网格、动态伸缩、滚动更新、安全传输等。使得 Docker 原生的 Swarm 集群具备与Mesos、Kubernetes竞争的实力。

09 Docker 三驾马车