Docker Compose 文件解釋

這是一個 Docker Compose 配置文件（通常命名為 docker-compose.yml），用於定義和編排一個多容器 Docker 應用。它允許您通過一個 YAML 文件啓動和管理多個 Docker 容器，形成一個完整的系統棧。文件版本為 3.8，支持 Docker Compose v1.27+ 或 v2.x。

這個文件描述了一個 MES（Manufacturing Execution System，製造執行系統） 的後端基礎設施，包括數據庫、消息隊列、MQTT 經紀人、多個微服務和前端應用。系統設計用於工業場景，如設備管理、生產跟蹤、數據預測等。整體啓動命令：docker-compose up -d（後台運行）。

以下是文件逐部分的詳細解釋：

1. 版本聲明

version: '3.8'

• 解釋：指定 Docker Compose 文件格式版本。‘3.8’ 是 Compose v3 系列的一個子版本，支持高級功能如擴展資源限制、secrets 等。它兼容 Docker Engine 19.03+。版本越高，功能越豐富，但需確保您的 Docker 版本匹配。

2. Services（服務）部分

這是文件核心，定義了 8 個服務（容器）。每個服務基於 Docker 鏡像運行，可配置環境變量、端口映射、卷掛載、依賴關係等。服務間通過內部網絡通信（默認橋接網絡）。

• mysql（MySQL 數據庫）：

mysql:
  image: mysql:8.0
  container_name: mes-mysql
  environment:
    MYSQL_ROOT_PASSWORD: password
    MYSQL_DATABASE: mes_db
  ports:
    - "3306:3306"
  volumes:
    - mysql_data:/var/lib/mysql

• 解釋：使用官方 MySQL 8.0 鏡像。容器名為 mes-mysql。環境變量設置 root 密碼為 “password”，並創建名為 mes_db 的數據庫。端口 3306 映射到主機（外部可訪問）。卷 mysql_data 持久化數據到主機，避免容器重啓丟失。用於存儲 MES 的結構化數據（如設備記錄、生產訂單）。

• influxdb（InfluxDB 時序數據庫）：

influxdb:
  image: influxdb:2.7
  container_name: mes-influx
  ports:
    - "8086:8086"
  environment:
    DOCKER_INFLUXDB_INIT_MODE: setup
    DOCKER_INFLUXDB_INIT_USERNAME: admin
    DOCKER_INFLUXDB_INIT_PASSWORD: password
    DOCKER_INFLUXDB_INIT_ORG: mes
    DOCKER_INFLUXDB_INIT_BUCKET: mes_metrics
  volumes:
    - influx_data:/var/lib/influxdb2

• 解釋：使用 InfluxDB 2.7 鏡像（時序數據存儲，適合指標/日誌）。端口 8086 映射主機。環境變量初始化管理員賬户（用户名 admin，密碼 password）、組織 mes 和桶 mes_metrics（用於存儲指標數據）。卷 influx_data 持久化數據。MES 中用於存儲實時傳感器數據、性能指標等。

• zookeeper（ZooKeeper 協調服務）：

zookeeper:
  image: confluentinc/cp-zookeeper:7.5.0
  container_name: mes-zookeeper
  ports:
    - "2181:2181"
  environment:
    ZOOKEEPER_CLIENT_PORT: 2181

• 解釋：Confluent 的 ZooKeeper 7.5.0 鏡像，用於分佈式協調（如 Kafka 的元數據管理）。端口 2181 映射主機。環境變量指定客户端端口。MES 中作為 Kafka 的依賴，用於集羣管理。

• kafka（Kafka 消息隊列）：

kafka:
  image: confluentinc/cp-kafka:7.5.0
  container_name: mes-kafka
  ports:
    - "9092:9092"
  environment:
    KAFKA_BROKER_ID: 1
    KAFKA_ZOOKEEPER_CONNECT: zookeeper:2181
    KAFKA_ADVERTISED_LISTENERS: PLAINTEXT://localhost:9092
  depends_on:
    - zookeeper

• 解釋：Confluent Kafka 7.5.0 鏡像，用於異步消息傳遞。端口 9092 映射主機。環境變量配置代理 ID 為 1、連接 ZooKeeper，並暴露監聽器（PLAINTEXT 表示無加密）。depends_on 確保 ZooKeeper 先啓動。MES 中用於生產事件流、日誌聚合等。

• mosquitto（MQTT 經紀人）：

mosquitto:
  image: eclipse-mosquitto:2.0
  container_name: mes-mqtt
  ports:
    - "1883:1883"
  volumes:
    - ./mosquitto.conf:/mosquitto/config/mosquitto.conf

• 解釋：Eclipse Mosquitto 2.0 鏡像（MQTT 協議經紀人，用於 IoT/設備通信）。端口 1883 映射主機。卷掛載本地 mosquitto.conf 文件（自定義配置，如認證/ACL）。MES 中用於設備實時數據傳輸（如傳感器上報）。

• gateway（API 網關）：

gateway:
  build: ./gateway
  ports:
    - "8080:8080"
  depends_on:
    - device-service
    - production-service
    - trace-service
    - predict-service

• 解釋：從本地 ./gateway 目錄構建自定義鏡像（需 Dockerfile）。端口 8080 映射主機。依賴其他後端服務（確保它們先啓動）。作為入口，路由請求到微服務。

• device-service（設備服務）：

device-service:
  build: ./device-service
  ports:
    - "8081:8081"
  depends_on:
    - mysql
    - influxdb
    - mosquitto

• 解釋：從 ./device-service 構建自定義鏡像。端口 8081。依賴 MySQL、InfluxDB 和 MQTT，用於設備管理（如註冊、監控）。

• production-service（生產服務）：

production-service:
  build: ./production-service
  ports:
    - "8082:8082"
  depends_on:
    - mysql
    - kafka

• 解釋：從 ./production-service 構建。端口 8082。依賴 MySQL 和 Kafka，用於生產流程管理（如訂單執行、事件處理）。

• trace-service（跟蹤服務）：

trace-service:
  build: ./trace-service
  ports:
    - "8083:8083"
  depends_on:
    - mysql
    - kafka

• 解釋：從 ./trace-service 構建。端口 8083。依賴 MySQL 和 Kafka，用於生產跟蹤/追溯（如日誌鏈）。

• predict-service（預測服務）：

predict-service:
  build: ./predict-service
  ports:
    - "8084:8084"
  environment:
    OPENAI_API_KEY: ${OPENAI_API_KEY}

• 解釋：從 ./predict-service 構建。端口 8084。環境變量從主機 .env 文件注入 OpenAI API 密鑰（用於 AI 預測，如故障預測）。無依賴，獨立運行。

• mes-frontend（前端應用）：

mes-frontend:
  build: ./mes-frontend
  ports:
    - "80:80"
  depends_on:
    - gateway

• 解釋：從 ./mes-frontend 構建（可能是 React/Vue 等 Web 應用）。端口 80 映射主機（HTTP 訪問）。依賴網關，用於 UI 界面（如儀表盤）。

3. Volumes（卷）部分

volumes:
  mysql_data:
  influx_data:

• 解釋：定義命名卷（named volumes），用於持久化數據。mysql_data 掛載到 MySQL 的 /var/lib/mysql，influx_data 掛載到 InfluxDB 的 /var/lib/influxdb2。這些卷由 Docker 管理，數據存儲在主機 /var/lib/docker/volumes/ 下，重啓容器不會丟失。

整體系統架構

• 功能：這是一個 MES 微服務架構。數據流：設備通過 MQTT 上傳數據 → InfluxDB 存儲時序指標 → Kafka 處理事件 → MySQL 持久化業務數據 → 後端服務（device/production/trace/predict）處理邏輯 → 網關路由 → 前端展示。預測服務集成 OpenAI API，可能用於 AI 分析。
• 啓動順序：depends_on 確保依賴服務先運行（如 Kafka 依賴 ZooKeeper）。
• 安全性：密碼硬編碼（password）不安全，生產環境用 secrets 或 .env 文件。端口暴露主機，需防火牆保護。
• 擴展：運行 docker-compose up --build 構建自定義鏡像；docker-compose down -v 停止並刪除卷（小心數據丟失）。

配置 Docker Compose 文件後如何使用

配置好 docker-compose.yml 文件後，您可以使用 Docker Compose 命令來啓動、管理和停止整個 MES 系統棧。以下是詳細步驟。前提：確保已安裝 Docker 和 Docker Compose（CentOS 7 上用 Podman 兼容 docker-compose，或安裝 docker-compose 工具）。如果用 Podman，運行 alias docker=podman 和 alias docker-compose=podman-compose 以兼容命令。

步驟 1: 準備環境

1. 創建 .env 文件（可選，但推薦，用於注入敏感變量）：

• 在 docker-compose.yml 同目錄創建 .env 文件：

OPENAI_API_KEY=your_openai_api_key_here

• 這會自動注入到 predict-service 的環境變量中。替換為您的實際 OpenAI API 密鑰。

1. 準備自定義文件：

• 創建 mosquitto.conf（MQTT 配置）：在當前目錄添加文件，示例內容（簡單無認證）：

listener 1883
allow_anonymous true

• 確保本地目錄 ./gateway、./device-service 等存在 Dockerfile 和源代碼（用於 build）。

1. 檢查端口衝突：

• 主機端口 80、3306、8080-8086、9092、1883、2181 已佔用？用 netstat -tlnp | grep :80 檢查並釋放。

步驟 2: 啓動系統

1. 進入項目目錄：

cd /path/to/your/project  # docker-compose.yml 所在目錄

1. 構建並啓動（後台模式）：

docker-compose up --build -d

• --build：構建自定義鏡像（gateway 等服務）。
• -d：後台運行（detached）。
• 首次運行需下載鏡像（如 mysql:8.0），可能需幾分鐘。日誌：docker-compose logs -f 查看實時輸出。

1. 驗證啓動：

docker-compose ps  # 查看服務狀態，應全 Up
docker logs mes-mysql  # 檢查特定服務日誌

步驟 3: 使用系統

• 訪問前端：瀏覽器打開 http://localhost 或 http://your-vm-ip（端口 80）。前端（mes-frontend）通過網關訪問後端。
• 測試數據庫：

• MySQL：用工具如 MySQL Workbench 連接 localhost:3306，用户 root/密碼 password，數據庫 mes_db。
• InfluxDB：瀏覽器 http://localhost:8086，登錄 admin/password，查看 mes_metrics 桶。

• 測試消息隊列：

• Kafka：用 Kafka 工具連接 localhost:9092，主題測試生產/消費。
• MQTT：用 MQTT 客户端（如 mosquitto_sub）連接 localhost:1883 測試發佈/訂閲。

• 測試微服務：

• 設備服務：curl http://localhost:8081/health（假設有健康檢查端點）。
• 預測服務：通過網關調用，需 OpenAI 密鑰有效。

• 監控：用 docker-compose logs -f gateway 查看網關日誌。

步驟 4: 管理與停止

• 停止系統：

docker-compose down  # 停止容器
docker-compose down -v  # 停止並刪除卷（數據丟失，慎用）

• 重啓服務：

docker-compose restart mysql  # 重啓特定服務

• 更新配置：修改 yml 後 docker-compose up --build -d 重建。
• 擴展：添加網絡 networks: default: driver: bridge 或 secrets 提升安全。

注意事項

• 安全性：密碼 “password” 僅測試用，生產改強密碼，用 Docker Secrets。暴露端口需防火牆（如 firewall-cmd --add-port=80/tcp --permanent）。
• 資源：MES 棧資源密集（MySQL/Kafka），確保 VM 有 4GB+ RAM、2+ CPU。
• CentOS 7 問題：如果用 Podman，確保 subuid 配置（之前步驟）。系統 EOL，建議遷移 AlmaLinux 9。
• 調試：錯誤常見於鏡像下載失敗（網絡問題）或依賴未啓動（depends_on 只保證順序，不等就緒，用 healthcheck 增強）。