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title: Docker Compose
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description: Docker Compose
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keywords:
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- Docker Compose
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tags:
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- FormalSciences/ComputerScience
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- OperatingSystem/Docker
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author: 仲平
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date: 2024-03-01
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## 概述
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Docker Compose 是一种工具，用于定义和运行多容器 Docker 应用程序。通过使用 Compose，你可以使用 YAML 文件来配置你的应用服务。然后，只需一个简单的命令，就能创建并启动你配置中的所有服务。
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Docker Compose 允许你使用 YAML 文件来定义多个容器的应用服务，包括网络、卷等其他资源。这种方法可以让你将整个应用的配置集中管理，极大地简化了容器管理过程。
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- **简化配置**：使用 YAML 文件定义服务，使得配置过程更加简单明了。
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- **一键部署**：多容器应用可以通过一个命令同时启动，无需分别操作每个容器。
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- **易于维护和扩展**：服务的更新和扩展可以通过修改配置文件实现，易于管理。
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## 安装
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Docker Compose 的安装过程取决于你的操作系统。在大多数情况下，它可以作为 Docker Desktop 的一部分自动安装，或者可以单独安装。
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### 在 Linux 上安装
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```shell
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curl -L "https://github.com/docker/compose/releases/download/v2.24.6/docker-compose-linux-x86_64" -o /usr/local/bin/docker-compose
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sudo chmod +x /usr/local/bin/docker-compose
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```
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## 基本命令
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| 命令 | 描述 |
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| ------------------------ | ------------------------------------------------------------ |
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| `docker-compose up` | 构建、（重新）创建、启动和连接到服务的容器。使用 `-d` 参数以后台模式运行。 |
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| `docker-compose down` | 停止并移除容器、网络、卷和镜像。 |
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| `docker-compose build` | 构建或重新构建服务中定义的镜像。 |
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| `docker-compose logs` | 查看服务的日志输出。 |
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| `docker-compose pull` | 拉取服务依赖的镜像。 |
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| `docker-compose push` | 将服务镜像推送到 Docker Hub 或其他镜像仓库。 |
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| `docker-compose restart` | 重启服务。 |
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| `docker-compose start` | 启动已经存在的服务容器。 |
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| `docker-compose stop` | 停止运行中的容器，不移除它们。 |
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| `docker-compose pause` | 暂停服务中的容器。 |
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| `docker-compose unpause` | 恢复服务中已暂停的容器。 |
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| `docker-compose rm` | 删除所有（停止状态的）服务容器。 |
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| `docker-compose run` | 在一个服务上运行一次性命令。 |
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| `docker-compose exec` | 在服务的容器中执行命令。 |
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| `docker-compose scale` | 设置服务的容器数量。*（注：在 3.x 版本中已被 `docker-compose up --scale` 代替）* |
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| `docker-compose config` | 验证并查看 Compose 文件的配置。 |
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| `docker-compose top` | 显示运行中的容器的进程。 |
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| `docker-compose port` | 打印绑定的公开端口。 |
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| `docker-compose ps` | 列出项目中目前的所有容器。 |
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| `docker-compose version` | 显示 Docker Compose 的版本信息。 |
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如果你想操作特定的一个 Docker Compose 编排，你应该在该编排文件所在的目录下执行相应的 `docker-compose ` 命令，并使用 `-f` 参数指定你的编排文件（如果不是使用默认的 `docker-compose.yml` 文件名）。
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## 管理应用
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让我们通过一个简单的示例来展示如何使用 Docker Compose 管理多容器应用。
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### 示例应用
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下面创建一个 `docker-compose.yml` 文件，定义一个简单的 web 应用服务。
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#### app.py
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```python
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from flask import Flask
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from redis import Redis
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app = Flask(__name__)
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redis = Redis(host='redis', port=6379)
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@app.route('/')
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def hello():
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count = redis.incr('hits')
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return 'Hello World! 该页面已被访问 {} 次。\n'.format(count)
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if __name__ == "__main__":
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app.run(host="0.0.0.0", debug=True)
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```
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#### Dockerfile
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```dockerfile
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FROM python:3.6-alpine
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ADD . /code
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WORKDIR /code
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RUN pip install redis flask
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CMD ["python", "app.py"]
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```
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#### docker-compose.yml
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||
```yaml
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version: '3'
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services:
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||
web:
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build: .
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||
ports:
|
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- "5000:5000"
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||
redis:
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image: "redis:alpine"
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```
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### 启动应用
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使用 `docker-compose up` 命令来启动应用，Docker Compose 会自动启动定义的所有服务。
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```shell
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docker-compose up -d
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```
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### 停止应用
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当你完成工作后，可以使用 `docker-compose down` 命令来停止并清理应用服务。
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```shell
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docker-compose down
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```
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## Compose 文件
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Docker Compose 文件是 Docker Compose 的核心，它使用 YAML 文件格式定义了多容器 Docker 应用的所有服务、网络和卷。
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### 文件结构
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一个基本的 `docker-compose.yml` 文件包含**三个主要部分：services（服务）、networks（网络）和 volumes（卷）。**
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下面是一个简单的示例，展示了这些组件如何被定义和关联：
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```yaml
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version: '3'
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services:
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web:
|
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image: nginx
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ports:
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- "80:80"
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depends_on:
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- db
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||
networks:
|
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- backend
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db:
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image: postgres
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environment:
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POSTGRES_PASSWORD: mysecretpassword
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volumes:
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- db-data:/var/lib/postgresql/data
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||
networks:
|
||
- backend
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networks:
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||
backend:
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volumes:
|
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db-data:
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```
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#### 服务（Services）
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在 `services` 部分，你定义了应用中的各个服务，每个服务可以是一个容器，在上面的例子中，有两个服务：`web` 和 `db`。
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- **image**: 指定服务使用的镜像。
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- **ports**: 映射端口到宿主机。
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- **depends_on**: 表示服务之间的依赖关系。
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- **networks**: 指定服务连接的网络。
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- **environment**: 设置环境变量。
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#### 网络（Networks）
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在 `networks` 部分，你可以定义一个或多个网络，服务可以连接到这些网络。在上例中，定义了一个名为 `backend` 的网络，`web` 和 `db` 服务都连接到了这个网络，使得它们可以相互通信。
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#### 卷（Volumes）
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在 `volumes` 部分，你定义了数据卷用于数据持久化。在上例中，`db-data` 卷被挂载到了 `db` 服务的容器中，用于存储数据库数据。
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### 语法
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```mermaid
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graph LR
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A[Docker Compose] --> B[Services]
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A --> C[Volumes]
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A --> D[Networks]
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A --> E[Configs]
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A --> F[Secrets]
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B --> G[Service 1]
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B --> H[Service 2]
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B --> I[Service N]
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G --> J[Image/Build]
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G --> K[Environment]
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G --> L[Ports]
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G --> M[Depends On]
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G --> N[Volumes]
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G --> O[Networks]
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C --> P[Volume 1]
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C --> Q[Volume 2]
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C --> R[Volume N]
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D --> S[Network 1]
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D --> T[Network 2]
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D --> U[Network N]
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E --> V[Config 1]
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E --> W[Config 2]
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F --> X[Secret 1]
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F --> Y[Secret 2]
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J --> J1[Type: Image or Build Path]
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K --> K1[Variables]
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L --> L1[Container:Host]
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M --> M1[Service Dependencies]
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N --> N1[Service:Volume Mapping]
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O --> O1[Service Networks]
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P --> P1[Driver]
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Q --> Q1[Driver Options]
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S --> S1[Driver]
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T --> T1[Driver Options]
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V --> V1[File or External]
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W --> W1[File or External]
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|
||
X --> X1[File or External]
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||
Y --> Y1[File or External]
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```
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### 关键字
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| 配置项 | 描述 |
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| -------------------------- | ------------------------------------------------------------ |
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| `build` | 定义了构建服务的配置，可以是一个构建上下文的路径，或者一个包含 `context`、`dockerfile` 和 `args` 的对象。 |
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| `cap_add`, `cap_drop` | 添加或删除容器的能力。 |
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| `cgroup_parent` | 指定容器的父 cgroup。 |
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| `command` | 覆盖容器的默认命令。 |
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| `configs` | 为服务提供对配置的访问。 |
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| `container_name` | 指定自定义容器名称。 |
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| `credential_spec` | 配置管理服务帐户的凭据规范。 |
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| `depends_on` | 表达服务之间的依赖关系。 |
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| `deploy` | 指定与服务部署和运行相关的配置。 |
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| `devices` | 设备映射列表。 |
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| `dns`, `dns_search` | 自定义 DNS 服务器和搜索域。 |
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| `entrypoint` | 覆盖容器的默认入口点。 |
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| `env_file` | 从文件中加载环境变量。 |
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| `environment` | 设置环境变量。 |
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| `expose` | 暴露端口而不发布到宿主机。 |
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| `external_links` | 链接到 Docker Compose 外部的容器。 |
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| `extra_hosts` | 添加主机名映射。 |
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| `healthcheck` | 配置容器的健康检查。 |
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| `image` | 指定服务使用的镜像。 |
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| `init` | 使用 Docker 的 init 进程。 |
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| `labels` | 添加标签到容器。 |
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| `links` | 链接到其他服务的容器。 |
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| `logging` | 配置日志记录。 |
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| `network_mode` | 网络模式。 |
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| `networks` | 配置网络。 |
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| `pid` | PID 模式。 |
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| `ports` | 发布端口。 |
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| `secrets` | 配置访问秘密。 |
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||
| `security_opt` | 安全选项。 |
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| `stop_grace_period` | 设置停止前的等待时间。 |
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| `stop_signal` | 设置停止容器的信号。 |
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| `sysctls` | 内核参数设置。 |
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| `tmpfs` | 挂载临时文件系统。 |
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||
| `ulimits` | 用户限制。 |
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| `user` | 指定运行用户。 |
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| `userns_mode` | 用户命名空间模式。 |
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| `volumes`, `volume_driver` | 配置卷。 |
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| `volumes_from` | 从其他服务或容器挂载卷。 |
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| `working_dir` | 工作目录。 |
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## 服务配置详解
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### 构建选项
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如果你不是使用现有的镜像，而是需要构建自定义镜像，可以使用 `build` 选项：
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```yaml
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version: '3'
|
||
services:
|
||
webapp:
|
||
build: ./dir
|
||
```
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||
### 环境变量
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||
你可以直接在 `docker-compose.yml` 文件中为服务设置环境变量，或者使用 `.env` 文件来管理：
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```yaml
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||
version: '3'
|
||
services:
|
||
web:
|
||
image: nginx
|
||
environment:
|
||
- NGINX_PORT=80
|
||
```
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||
### 依赖关系
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使用 `depends_on` 选项可以定义服务启动的先后顺序：
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||
```yaml
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||
version: '3'
|
||
services:
|
||
web:
|
||
image: nginx
|
||
depends_on:
|
||
- db
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||
db:
|
||
image: postgres
|
||
```
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### 端口映射
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通过 `ports` 选项，可以将容器内的端口映射到宿主机的端口：
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```yaml
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||
version: '3'
|
||
services:
|
||
web:
|
||
image: nginx
|
||
ports:
|
||
- "80:80"
|
||
```
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||
### 环境变量与 .env 文件的使用
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管理配置和敏感信息时，推荐使用 `.env` 文件来外部定义环境变量，然后在 `docker-compose.yml` 文件中引用这些变量：
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.env 文件：
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```env
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||
DB_PASSWORD=mysecretpassword
|
||
```
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||
docker-compose.yml 文件：
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||
|
||
```yaml
|
||
version: '3'
|
||
services:
|
||
db:
|
||
image: postgres
|
||
environment:
|
||
POSTGRES_PASSWORD: ${DB_PASSWORD}
|
||
```
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|
||
通过这种方式，你可以避免将敏感信息直接硬编码在 `docker-compose.yml` 文件中，而是将其存储在外部的 `.env` 文件中，这有助于保持你的配置的安全性和灵活性。
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||
## 多容器应用管理
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在 Docker Compose 的使用中，管理多容器应用是核心任务之一。这包括了如何定义和运行多容器应用、如何管理容器间的网络连接以及如何实现数据的持久化和共享。
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### 定义与运行多容器应用
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利用 `docker-compose.yml` 文件，开发者可以定义涵盖多个服务（容器）的完整应用架构，实现一键部署和管理。
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||
考虑到一个典型的三层应用架构，包含前端、后端及数据库层：
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|
||
```yaml
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||
version: '3.8'
|
||
services:
|
||
frontend:
|
||
image: nginx:latest
|
||
ports:
|
||
- "80:80"
|
||
depends_on:
|
||
- backend
|
||
networks:
|
||
- app-network
|
||
|
||
backend:
|
||
image: node:14
|
||
environment:
|
||
DB_HOST: db
|
||
ports:
|
||
- "3000:3000"
|
||
depends_on:
|
||
- db
|
||
networks:
|
||
- app-network
|
||
|
||
db:
|
||
image: postgres:13
|
||
environment:
|
||
POSTGRES_USER: user
|
||
POSTGRES_PASSWORD: password
|
||
volumes:
|
||
- db-data:/var/lib/postgresql/data
|
||
networks:
|
||
- app-network
|
||
|
||
volumes:
|
||
db-data:
|
||
|
||
networks:
|
||
app-network:
|
||
```
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||
在这个例子中，我们指定了使用的镜像、环境变量、端口映射、依赖关系、网络和数据卷。通过这样的配置，可以确保应用的各个部分能够正确连接和交互，同时数据也得到了持久化。
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||
### 网络管理
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||
Docker Compose 默认创建一个网络，使得同一 `docker-compose.yml` 文件中定义的所有服务都能够在这个网络中相互通信。然而，复杂应用可能需要更精细的网络配置来满足不同的安全和隔离需求。
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||
自定义网络配置允许服务根据实际需求分配到不同的网络中，实现更细致的网络隔离和通信策略。
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||
```yaml
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||
networks:
|
||
app-network:
|
||
driver: bridge
|
||
internal-network:
|
||
driver: bridge
|
||
internal: true
|
||
```
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||
|
||
在上述配置中，`app-network` 用于暴露外部可访问的服务（如前端），而 `internal-network` 则用于内部服务间的通信，不对外部暴露，增强了安全性。
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||
### 数据卷与持久化
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|
||
数据持久化对于任何生产级应用都至关重要，Docker Compose 通过卷（volumes）提供了数据持久化的能力。
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||
```yaml
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||
volumes:
|
||
db-data:
|
||
driver: local
|
||
```
|
||
|
||
这里定义了一个名为 `db-data` 的卷，用于 PostgreSQL 数据库的数据持久化存储。通过指定卷，即使容器重新创建，数据也不会丢失。
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||
|
||
Docker Compose 也支持定义卷来实现服务之间的数据共享：
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||
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||
```yaml
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services:
|
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service1:
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||
volumes:
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||
- shared-data:/path/to/data
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||
service2:
|
||
volumes:
|
||
- shared-data:/path/to/data
|
||
|
||
volumes:
|
||
shared-data:
|
||
```
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||
|
||
在此配置中，`service1` 和 `service2` 共享了同一个卷 `shared-data`，允许它们访问和修改相同的数据集，这在需要数据共享的应用场景中非常有用。
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||
## 高级功能
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||
Docker Compose 不仅仅是一个多容器部署工具，它还提供了一系列高级功能和最佳实践，帮助开发者和运维人员优化应用配置和管理。本章节将深入探讨服务的健康检查、如何使用 `extends` 特性以及如何通过覆盖文件分离环境配置。
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||
### 服务的健康检查
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||
健康检查是监控服务状态和健康状况的重要手段。通过配置健康检查，Docker 可以自动检测服务是否正常运行。
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||
在 `docker-compose.yml` 文件中，可以为服务配置 `healthcheck` 指令：
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||
```yaml
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||
services:
|
||
web:
|
||
image: my-web-app
|
||
healthcheck:
|
||
test: ["CMD", "curl", "-f", "http://localhost"]
|
||
interval: 30s
|
||
timeout: 10s
|
||
retries: 3
|
||
start_period: 40s
|
||
```
|
||
|
||
这个配置定义了一个健康检查，每 30 秒执行一次 `curl -f http://localhost` 命令来检查 `web` 服务的健康状态，如果命令在 10 秒内没有成功执行（即返回状态码非 0），则认为是一次失败。如果连续 3 次检查失败，则服务被认为是不健康的。
|
||
|
||
### 扩展与重写服务
|
||
|
||
`extends` 特性允许在一个服务中重用另一个服务的配置。这对于不同环境下的配置共享非常有用。
|
||
|
||
假设有一个基础服务配置 `base-service.yml`：
|
||
|
||
```yaml
|
||
version: '3.8'
|
||
services:
|
||
app_base:
|
||
image: my-app
|
||
environment:
|
||
- DEBUG=false
|
||
```
|
||
|
||
可以在 `docker-compose.yml` 中扩展这个服务：
|
||
|
||
```yaml
|
||
version: '3.8'
|
||
services:
|
||
app:
|
||
extends:
|
||
file: base-service.yml
|
||
service: app_base
|
||
ports:
|
||
- "80:80"
|
||
```
|
||
|
||
通过这种方式，`app` 服务继承了 `app_base` 的所有配置，并添加了端口映射。
|
||
|
||
### 使用覆盖文件来分离环境配置
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||
|
||
Docker Compose 允许使用多个文件来定义项目配置，这使得可以针对不同环境（如开发、测试、生产）使用不同的配置。
|
||
|
||
基础 `docker-compose.yml` 文件定义了所有环境共有的配置：
|
||
|
||
```yaml
|
||
version: '3.8'
|
||
services:
|
||
web:
|
||
image: my-web-app
|
||
environment:
|
||
- LOG_LEVEL=info
|
||
```
|
||
|
||
针对开发环境的 `docker-compose.override.yml`：
|
||
|
||
```yaml
|
||
version: '3.8'
|
||
services:
|
||
web:
|
||
environment:
|
||
- DEBUG=true
|
||
volumes:
|
||
- .:/code
|
||
```
|
||
|
||
在生产环境的 `docker-compose.prod.yml`：
|
||
|
||
```yaml
|
||
version: '3.8'
|
||
services:
|
||
web:
|
||
ports:
|
||
- "80:80"
|
||
environment:
|
||
- LOG_LEVEL=warning
|
||
```
|
||
|
||
通过指定 `-f` 参数来使用不同的配置文件：
|
||
|
||
```yaml
|
||
docker-compose -f docker-compose.yml -f docker-compose.prod.yml up -d
|
||
```
|
||
|
||
这种方法使得基础配置与环境特定配置分离，便于管理和维护。
|
||
|
||
## 实战项目
|
||
|
||
本实战项目将引导你构建一个简单的 Web 应用，该应用包含三个主要组件：前端（使用 Nginx 静态文件服务），后端（一个简单的 Node.js API），以及数据库（PostgreSQL）。此外，我们还将探讨如何调试这些服务并进行基本的性能优化。
|
||
|
||
### Web 实战项目
|
||
|
||
#### 项目概述
|
||
|
||
- **前端**：使用 Nginx 服务静态文件。
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- **后端**：Node.js 应用提供 RESTful API。
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- **数据库**：PostgreSQL 存储数据。
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#### `docker-compose.yml`
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```yaml
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version: '3.8'
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services:
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frontend:
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image: nginx:alpine
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volumes:
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- ./frontend:/usr/share/nginx/html
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ports:
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- "80:80"
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depends_on:
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- backend
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networks:
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- app-network
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backend:
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build:
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context: ./backend
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dockerfile: Dockerfile
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environment:
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DATABASE_URL: postgres://user:password@db:5432/mydb
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ports:
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- "3000:3000"
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depends_on:
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- db
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networks:
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- app-network
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db:
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image: postgres:13
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environment:
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POSTGRES_USER: user
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POSTGRES_PASSWORD: password
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POSTGRES_DB: mydb
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volumes:
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- db-data:/var/lib/postgresql/data
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networks:
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- app-network
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volumes:
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db-data:
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networks:
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app-network:
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```
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#### 前端
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前端使用 Nginx 静态文件服务。你需要在 `./frontend` 目录下放置你的静态文件（HTML、CSS、JavaScript 文件等）。
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#### 后端
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后端是一个简单的 Node.js 应用，提供 RESTful API。你需要在 `./backend` 目录下创建一个 `Dockerfile` 和你的 Node.js 应用代码。
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`./backend/Dockerfile`
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```yaml
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FROM node:14-alpine
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WORKDIR /app
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COPY package*.json ./
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RUN npm install
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COPY . .
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EXPOSE 3000
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CMD ["node", "server.js"]
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```
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#### Node.js 服务器
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```javascript
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// server.js
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const express = require('express');
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const app = express();
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const PORT = process.env.PORT || 3000;
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app.get('/api', (req, res) => {
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res.json({ message: "Hello from the backend!" });
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});
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app.listen(PORT, () => {
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console.log(`Server is running on port ${PORT}`);
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});
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```
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#### 数据库
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使用 PostgreSQL 作为数据库服务。`docker-compose.yml` 文件中已经配置了必要的环境变量。
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### 调试与优化
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#### 容器日志查看
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使用 Docker Compose 查看服务日志的命令：
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```yaml
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docker-compose logs -f backend
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```
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这将跟踪并显示后端服务的实时日志输出。
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#### 资源监控与性能优化
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Docker Desktop 和其他第三方工具如 Portainer 或 cAdvisor 可用于监控容器的资源使用情况。基于监控数据，你可以对服务进行必要的调整，比如调整容器的 CPU 和内存限制：
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```yaml
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services:
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backend:
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build: ./backend
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mem_limit: 500m
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cpus: '0.5'
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```
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在 `docker-compose.yml` 文件中，为后端服务设置了内存限制为 500MB，CPU 使用限制为 50%。
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