Docker 三劍客之 Docker Compose：從入門到精通詳情 - docker,Docker,redis,運維修己xj 博客

在 Docker 的生態系統中，有三個工具被廣大開發者親切地稱為“Docker 三劍客”：Docker Machine、Docker Compose 和 Docker Swarm。它們分別解決了不同層面的問題：

Docker Machine：負責在各種環境（本地、雲服務器）中快速創建和配置 Docker 主機。
Docker Swarm：Docker 原生的容器編排工具，用於管理集羣和調度服務。
Docker Compose：今天的主角，它的核心使命是定義和運行多容器的 Docker 應用。

隨着 Docker Swarm 模式被集成進 Docker Engine，現在通常所説的“三劍客”更多是指 Docker 在單機和多容器應用編排上的核心工具集，而 Docker Compose 無疑是其中使用最頻繁、最接地氣的一個。

一、什麼是 Docker Compose？為什麼需要它？

想象一下，一個典型的 Web 應用可能包含以下組件：

一個用 Python/Node.js 編寫的應用容器。
一個 Nginx 容器作為反向代理。
一個 Redis 容器作為緩存。
一個 PostgreSQL 容器作為數據庫。

如果使用基礎的 docker run 命令，你需要為每個容器手動設置網絡、卷、環境變量、依賴關係等。這不僅命令冗長複雜，而且難以維護和重現。

Docker Compose 應運而生。它是一個用於定義和運行多容器 Docker 應用程序的工具。通過一個單獨的 docker-compose.yml 配置文件，你可以使用 YAML 語言來配置應用程序的所有服務。然後，只需一個簡單的命令，就能創建並啓動所有服務。

它的核心價值在於：

簡化操作：一條命令替代一系列複雜的 docker run 指令。
環境標準化：確保開發、測試、生產環境的一致性。
高效管理：輕鬆管理整個應用的生命週期（啓動、停止、重建）。
快速搭建開發環境：新成員只需拉取代碼和配置文件，執行 docker-compose up 即可獲得一個完整、隔離的開發環境。

二、Docker Compose 的核心概念與工作原理

1. 核心概念

項目：一個由多個服務組成的完整應用。默認情況下，項目名稱取自其所在目錄的名稱。
服務：一個應用容器的一個運行實例，對應 docker-compose.yml 文件中的一個 service。例如，一個 web 服務，一個 db 服務。
容器：服務的實際運行實例。一個服務通常對應一個容器，但也可以通過 scale 命令擴展到多個容器實例。

2. 工作原理

Docker Compose 的核心是一個名為 docker-compose.yml 的 YAML 文件。當你執行 docker-compose up 時：

解析 YAML：Compose 讀取 docker-compose.yml 文件，解析其中定義的服務、網絡、卷等資源。
創建項目默認網絡：Compose 會自動為整個項目創建一個獨立的網絡，使得所有服務可以通過服務名作為主機名互相發現和通信。
構建鏡像（如需要）：如果配置中指定了 build 路徑，Compose 會根據 Dockerfile 構建鏡像。
創建並啓動容器：根據配置為每個服務創建並啓動容器，自動處理容器間的依賴關係（depends_on）、數據卷掛載、端口映射等。
聚合日誌：將所有服務的日誌輸出聚合到同一個終端流中，方便查看。

三、詳解 docker-compose.yml 文件

這是一個標準的 docker-compose.yml 文件的結構示例和常用指令：

# 指定 Compose 文件的版本。建議使用 3.x 版本以兼容新特性。
version: '3.8'

# 定義本項目中的所有服務（容器）
services:
  # 服務一：Web 應用
  web:
    # 構建鏡像的上下文路徑，Compose 會使用該路徑下的 Dockerfile
    build: .
    #  alternatively, 可以直接使用已有的鏡像
    # image: my-python-app:latest
   
    # 將主機端口映射到容器端口 (主機端口:容器端口)
    ports:
      - "8000:5000"
   
    # 將主機目錄或卷掛載到容器中
    volumes:
      - .:/code
      - static_volume:/static_files
   
    # 設置環境變量
    environment:
      - DEBUG=1
      - DATABASE_URL=postgresql://user:password@db:5432/mydb
    # 或者使用環境變量文件
    # env_file:
    #   - .env
   
    # 定義服務間的依賴關係，Compose 會先啓動 db 再啓動 web
    depends_on:
      - db
      - redis
   
    # 容器啓動後執行的命令（會覆蓋 Dockerfile 中的 CMD）
    command: python app.py

  # 服務二：數據庫
  db:
    image: postgres:13
    environment:
      - POSTGRES_USER=user
      - POSTGRES_PASSWORD=password
      - POSTGRES_DB=mydb
    # 將命名卷掛載到容器內的數據庫存儲路徑，實現數據持久化
    volumes:
      - postgres_data:/var/lib/postgresql/data

  # 服務三：緩存
  redis:
    image: redis:alpine
    # 限制容器使用的最大內存
    mem_limit: 128m

# 定義本項目中使用到的所有數據卷，需要在 services 之外聲明
volumes:
  postgres_data:
  static_volume:

常用指令説明：

build & image：指定服務的鏡像來源。
ports：端口映射。
volumes：數據卷掛載，用於數據持久化和代碼同步。
environment & env_file：環境配置。
depends_on：表達服務間的啓動依賴（注意：它不等待服務“就緒”，僅等待“運行”）。
networks：自定義網絡（默認會自動創建）。
command：覆蓋默認的啓動命令。

四、常用 Docker Compose 命令

掌握了 YAML 文件的編寫，操作就變得非常簡單：

啓動所有服務：docker-compose up
- 後台啓動：docker-compose up -d
停止並移除所有容器、網絡：docker-compose down
- 同時移除數據卷：docker-compose down -v
查看服務狀態：docker-compose ps
查看服務日誌：docker-compose logs
- 查看特定服務日誌：docker-compose logs -f web
在運行中的服務中執行命令：docker-compose exec <service_name> <command>
- 例如：docker-compose exec db psql -U user mydb
重新構建並啓動服務：docker-compose up --build
擴展服務實例數量：docker-compose up --scale web=3 (需要配合負載均衡器)
停止服務（不刪除容器）：docker-compose stop
啓動已停止的服務：docker-compose start

五、實戰：搭建一個簡單的 Flask + Redis 計數器應用

讓我們通過一個完整的例子來鞏固所學。

1. 創建項目目錄

mkdir flask-redis-counter && cd flask-redis-counter

2. 創建 app.py (Flask 應用)

from flask import Flask
import redis
import os

app = Flask(__name__)
# 通過服務名 "redis" 連接，這是 Compose 網絡的核心特性
redis_client = redis.Redis(host='redis', port=6379, decode_responses=True)

@app.route('/')
def hello():
    count = redis_client.incr('hits')
    return f'Hello World! 本頁面已被訪問 {count} 次。\n'

if __name__ == "__main__":
    app.run(host="0.0.0.0", port=5000, debug=True)

3. 創建 Dockerfile

FROM python:3.9-alpine

WORKDIR /code

COPY requirements.txt .
RUN pip install -r requirements.txt

COPY . .

CMD ["python", "app.py"]

4. 創建 requirements.txt

flask
redis

5. 創建 docker-compose.yml

version: '3.8'

services:
  web:
    build: .
    ports:
      - "8000:5000"
    # 依賴於 redis 服務
    depends_on:
      - redis
    # 掛載代碼目錄，便於開發時熱更新
    volumes:
      - .:/code
    environment:
      - FLASK_DEBUG=1

  redis:
    image: "redis:alpine"

6. 運行並測試 在項目根目錄下執行：

docker-compose up --build

訪問 http://localhost:8000，每次刷新頁面，計數器都會增加！

六、總結

Docker Compose 極大地簡化了多容器應用的管理複雜度，是 Docker 學習路徑上不可或缺的一環。它將“基礎設施即代碼”的理念落到了實處，讓開發者能夠通過一個簡單的配置文件，輕鬆駕馭複雜的容器化應用。

無論是用於本地開發、自動化測試，還是作為 CI/CD 流水線的一部分，Docker Compose 都能顯著提升效率和可維護性。熟練掌握它，你就真正握有了開啓現代化應用部署大門的鑰匙。

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