Docker Compose 原理

Posted 2021-01-12 sparkdev

Docker 的优势非常明显，尤其是对于开发者来说，它提供了一种全新的软件发布机制。也就是说使用 docker 镜像作为软件产品的载体，使用 docker 容器提供独立的软件运行上下文环境，使用 docker hub 等提供镜像的集中管理，这其中最重要的是使用 Dockerfile 定义容器的内部行为和关键属性来支持软件运行。但是实际的生产环境往往需要定义数量庞大的 docker 容器，并且容器之间具有错综复杂的联系。手动的记录和配置这些复杂的容器关系，不仅效率低下而且容易出错。所以，我们迫切需要一种像 Dockerfile 定义 docker 容器一样能够定义容器集群的编排和部署工具。于是，Docker Compose 出现了(其实应该说 Fig 出现了，docker 收购了 Fig 并改名为 compose)。
Dockerfile 重现一个容器，compose 则用来重现容器的集群。
说明：本文的演示环境为 ubuntu 16.04。

编排和部署

编排(orchestration)
编排指根据被部署的对象之间的耦合关系，以及被部署对象对环境的依赖，制定部署流程中各个动作的执行顺序，部署过程所需要的依赖文件和被部署文件的存储位置和获取方式，以及如何验证部署成功。这些信息都会在编排工具中以指定的格式(比如配置文件或特定的代码)来要求运维人员定义并保存起来，从而保证这个流程能够随时在全新的环境中可靠有序地重现出来。

部署(deployment)
部署是指按照编排所指定的内容和流程，在目标机器上执行环境初始化，存放指定的依赖文件，运行指定的部署动作，最终按照编排中的规则来确认部署成功。

所以说，编排是一个指挥家，他的大脑里存储了整个乐曲此起彼伏的演奏流程，对于每一个小节每一段音乐的演奏方式都了然于胸。而部署就是整个乐队，他们严格按照指挥家的意图用乐器来完成乐谱的执行。最终，两者通过协作就能把每一位演奏者独立的演奏通过组合、重叠、衔接来形成高品位的交响乐。这也是 docker compose 要完成的使命。

Compose 原理

笔者在前文《Docker Compose 简介》中演示了官方的示例，本文不再赘述，接下来我们去探索 compose 的工作原理。先来了解两个 compose 中常常提及的概念：

project
通过 docker compose 管理的一个项目被抽象称为一个 project，它是由一组关联的应用容器组成的一个完整的业务单元。简单点说就是一个 docker-compose.yml 文件定义一个 project。
我们可以在执行 docker-compose 命令时通过 -p 选项指定 project 的名称，如果不指定，则默认是 docker-compose.yml 文件所在的目录名称。

service
运行一个应用的容器，实际上可以是一个或多个运行相同镜像的容器。可以通过 docker-compose up 命令的 --scale 选项指定某个 service 运行的容器个数，比如：

$ docker-compose up -d --scale redis=2

了解了上面的基本概念之后，让我们一起看看 compose 的一次调用流程：

右上角的 docker-compose 定义了一组 service 来组成一个 project，通过 docker-compose.yml 中 service 的定义与 container 建立关系(service 与容器的对应关系)，最后使用 container 来完成对 docker-py(Python 版的 docker client) 的调用，向 docker daemon 发起 http 请求。注意，这里的 project, service 和 container 对应的都是 docker-compose 实现中的数据结构。下面让我们结合上图来介绍 docker-compose 工作的大致流程。

首先，用户执行的 docker-compose up 命令调用了命令行中的启动方法，功能非常简单。一个 docker-compose.yml 文件定义了一个 project，docker-compose up 提供的命令行参数则作为这个 project 的启动参数交由 project 模块处理。

然后，如果当前宿主机已经存在与该应用对应的容器，docker-compose 则进行行为逻辑判断。如果用户指定可以重新启动已有服务，docker-compose 就会执行 service 模块的容器重启方法，否则就直接启动已有容器。这两种操作的区别在于前者会停止旧的容器，创建并启动新的容器，并把旧容器移除掉。在这个过程中创建容器的各项自定义参数都是从 docker-compose up 命令和 docker-compose.yml 中传入的。

接下来，启动容器的方法也很简洁，这个方法中完成了一个 docker 容器启动所需的主要参数的封装，并在 container 模块执行启动。

最后，contaier 模块会调用 docker-py 客户端来执行向 docker daemon 发起创建容器的 POST 请求。

由此可见 docker-compose 工作的整体流程非常清晰、简洁！

重新启动 services

前面我们提到当前宿主机已经存在与该应用对应的容器，docker-compose 会进行判断并决定是否重新启动已有服务。下面我们就通过 demo 来演示几个常见的场景(我们依然使用前文中提到的官方 demo)。

强制 recreate
Recreate 就是删除现有的容器并且重新创建新的容器，为 docker-compose up 命令指定 --force-recreate 选项可以强制 recreate 容器：

创建个别容器
如果应用中的个别 service 对应的容器被删除了，docker-compose up 命令会新建相关的容器：

启动个别容器
与上面类似，如果应用中的个别 service 对应的容器被停止(stop)了，docker-compose up 命令会重新启动相关的容器：

总结

Docker-compose 总体上给人的感觉是并不复杂。本文只是从概览的角度梳理了一遍 docker-compose 的整体执行流程，主要目的是理解它的工作原理。至于相关的使用技巧等细节，笔者会在接下来的文章中进行介绍。

参考：
《Docker 容器和容器云》