如何将应用程序容器化？

序言

很多时候我们都有将已有代码迁到容器镜像中的想法，此时，你需要的是一个可重复创建 Docker 镜像的机制，确保创建出来的 Docker 镜像中的代码与你代码库中最新的代码一致。

Dockfile 通过提供一种构建 Docker 镜像的陈述式一致性方法，解决了这类需求。

此外，你有时也想将整个应用程序容器化，这意味着你会集中部署和管理的多个异构容器。

与 Dockerfile 类似，Docker Compose 也是通过这种方法，提供一种定义整个技术栈的方式，包括网络和存储需求。这种方式不仅让构建容器化的应用程序变得更简单，也让应用程序的管理和扩容变得更方便。

本文将使用一个基于 Node.js 和 MongoDB 的 Web 应用程序作为案例，介绍如何使用 Dockerfile 来构建 Docker 镜像。

我们会创建一个自定义的网络，用来让容器间进行通信；同时，我们也会使用 Docker Compose 来启动和扩展容器话的应用。

前提准备

在正式开始之前，你需要：

• 一个 Ubuntu 16.04 的云服务，包括一个非 root 账号和一个防火墙（可以参考 ）
• 最新版的 Docker 社区版

第一步：使用 Dockerfile 构建一个镜像

首先，切换到你的根目录，然后通过 Git 命令从 GitHub 的官方 repository 克隆本教程的示例 Web 应用程序。

以上命令会将示例 Web 应用程序拷贝到一个名叫 todo-app 的新目录下。

切换到 todo-app 目录下，使用 ls 命令查看该目录的内容：

此目录下包含两个子目录和两个文件：

• app ： 存放示例应用程序源代码的目录
• compose ：Docker Compose 配置文件所在的目录
• Dockerfile ：包含构建 Docker 镜像说明的文件
• README.md ：一句话描述示例应用程序的文件

运行 cat Dockerfile 得到以下内容：

	~/todo-app/Dockerfile
	FROM node:slim LABEL maintainer = “jani@janakiram.com” RUN mkdir -p /usr/src/app WORKDIR /usr/src/app COPY ./app/ ./ RUN npm install CMD [“node”, “app.js”]

可以看一下这个文件内容的细节：

• FROM 指的是你要基于哪个基础镜像来构建自己的镜像。本例是基于基础镜像 node:slim 进行构建的，它是一个公开的 Node.js 镜像，仅包含了运行 node 所需要最小的 package。
• LABEL 是一个键值对，一般用来增加描述信息。本例中，它包含的是维护者的邮件信息。
• RUN 用来在容器中执行命令。它一般包含类似创建目录和通过基础的 Linux 命令完成容器初始化的任务。
• WORKDIR 定义了所有命令执行的目录。它通常是代码所在的目录。
• COPY 将主机中的文件拷贝到容器镜像中。在本例中，我们会将整个 app 拷贝到镜像中。
• 第二个 RUN 命令通过执行 npm install 来安装 package.json 中定义的应用程序的相关依赖。
• CMD 运行保证容器持续运行的进程。本例中，我们将使用 app.js 参数执行 node 命令。

现在该从 Dockerfile 中构建镜像了。

通过 -t 给镜像打上 registry 用户名、镜像名称和一个可选标签：

输出结果确定该镜像已经构建成功，且打上了合适的标记：

我们可以通过运行 docker images 验证该镜像已经创建：

同时，我们也可以看到该镜像的大小以及已创建多久：

由于该示例应用程序也需要一个 MangoDB 容器，我们可以通过以下命令获得：

输出结果说明了正在拉取的是哪个镜像，以及下载进度：

现在，我们已经将运行该应用程序需要的一切准备完毕。我们可以创建一个自定义的网络用于容器之间的通信。

第二步：创建一个网络来关联容器

如果我们通过 docker run 命令分别启动 Web 应用程序和数据库的容器，他们彼此无法找到对方。

想要知道原因，可以看看 Web 应用程序的数据库配置文件内容：

在导入 Mongoose（这是一个在 Node.js 异步环境下对 MongoDB 进行便捷操作的对象模型工具）和定义一个新的数据库 schema 之后，Web 应用程序试图连接到一个主机名为 DB 的数据库，但它此时并不存在。

	~/todo-app/app/db.js
	var mongoose = require( ‘mongoose’ ); var Schema = mongoose.Schema; var Todo = new Schema({ user_id : String, content : String, updated_at : Date }); mongoose.model( ‘Todo’, Todo ); mongoose.connect( ‘mongodb://db/express-todo’ );

为了确保属于同一个应用的容器能找到彼此，我们需要在同一个网络中启动它们。

除了在安装时默认创建的 Default 网络外，Docker 也提供了创建自定义网络的能力。

你可以通过以下命令检查当前可用的网络：

Docker 创建的每个网络都基于一个驱动。在以下输出结果中，我们可以看到名叫 bridge 的网络是基于 bridge 驱动的。而 local 的 scope 意味着该网络仅在该主机上可用：

现在我们可以为应用程序创建一个自定义网络，叫 todo_net， 然后基于此网络启动容器：

输出结果显示该网络已经被创建出来：

现在列举出当前可用的网络：

在此我们可以看到 todo_net 已经可用：

现在使用 docker run 命令，我们可以通过 –network 将网络指向此网络。现在我们将 Web 和数据库容器都启动，并赋予特定的主机名。这样可以确保容器找到彼此。

首先，启动 MongoDB 数据库容器：

以上命令的意思如下：

• -d 指的是以后台运行的模式运行容器
• –name 和 –hostname 将用户定义的名字赋给容器。 –hostname 也会在 Docker 管理的 DNS 服务中添加一个入口，这样能通过主机名来解析容器
• –network 指示 Docker 引擎在一个自定义的网络上启动容器，而不是默认的 bridge 网络上

当我们看到 docker run 命令返回的一个长长的字符串时，这意味着容器已经成功启动。但是这并不能保证容器真的在运行中：

可以通过 docker logs 命令验证 DB 容器是否已经起来并在运行中：

以上命令会将容器的 log 打印到 stdout 中。log 的最后一行意味着 MongoDB 已经准备好，并在等在链接：

现在我们要启动 Web 容器了并进行验证了。这次我们使用 –publish=3000:3000，它意味着将主机的 3000 端口发布给容器的 3000 端口：

和以前一样，你将得到一个长长的字符串。

下面来验证该容器已经起来了并在运行中：

输出结果确定 Express — 本文使用的应用程序基于的 Node.js 框架 — 正在监听 3000 端口。

验证 Web 容器可以通过 ping 命令与 DB 容器进行通话。我们可以通过执行 docker exec 命令，并使用关联到伪 TTY （-t）的非交互模式（ -i ）:

该命令会产生标准的 ping 输出结果，这样我们就能知道两个容器之间是否可以互相通信：

注意：如果出现 exec: “ping”: executable file not found in $PATH. 错误，可以通过如下命令去 Web 容器中安装一下 ping 命令依赖的 package：

可以通过 CTRL+C 来停止 ping 命令。

最后，使用浏览器打开 http://your_server_ip:3000 来访问实例 Web 应用程序。你将看到一个标记了 Container Todo Example 的标签和一个接受 todo 任务作为输入的文本框。

为了避免命名重复，你现在可以停止容器，并通过 docker rm 和 docker network remove 命令清理相关资源：

此时，我们已经将 Web 应用程序容器化了——包含 2个单独的容器。

下一步，我们将探索一个更健壮的方法。

第三步：部署一个多容器的应用程序

尽管我们已经可以启动关联的容器，但这种处理多容器应用程序的方式并不优雅。我们需要一种更好的方式来声明所有相关容器，并将他们作为一个逻辑单元进行管理。

Docker Compose 是一个开发者可以用来处理多容器应用程序的框架。与 Dockerfile 一样，它也是使用声明式的机制来定义整个栈。现在，我们将把 Node.js 和 MongoDB 应用转化为基于 Docker Compose 的应用程序。

首先安装 Docker Compose：

然后检查以下位于示例 Web 应用程序的 compose 目录下的 docker-compose.yaml 文件：

docker-compose.yaml 文件将所有东西整合到一起。它在 DB: 块中定义了 MongoDB 容器，在 web: 块中定义了 Node.js Web 容器，并在 networks: 块中定义了自定义网络。

注意：通过 build: ../. 标识，我们将 Compose 指向了位于app 目录下的 Dockerfile。这意味着 Compose 会在启动 Web 容器之前先构建镜像。

	~/todo-app/compose/docker-compose.yaml
	version: ‘2’ services: db: image: mongo:latest container_name: db networks: – todonet web: build: ../. networks: – todonet ports: – “3000” networks: todonet: driver: bridge

现在切换到 compose 目录下，通过 docker-compose up 命令启动应用程序。

在 docker run 命令中， -d 意味着以后台运行模式启动容器：

输出结果显示 Docker Compose 创建了一个名叫 compose_todotest 的网络，并在这个网络上启动这两个容器：

注意：我们并没有提供显式的主机端口映射。在这种情况下，Docker Compose 会随机分配一个端口给 Web 应用程序。我们可以通过以下命令找到这个端口：

可以看到 Web 应用程序在主机上的端口为 32782：

我们可以通过打开浏览器访问 http://your_server_ip:32782 进行验证。然后我们会看到在第二步结尾的那个 Web 应用程序。

使用 Docker Compose 完成多容器应用程序的启动和运行之后，我们可以进一步看看如何管理和扩展应用程序。

第四步：管理和扩展应用程序

Docker Compose 让无状态 Web 应用程序的扩展变得非常容易。我们可以通过一个命令启动 10 个 Web 容器：

我们可以从输出结果实时看到正在被创建和启动的实例：

可以通过运行 docker ps 命令验证 Web 应用程序已经扩展到 10 个实例了：

注意：Docker 会给每个 Web 容器分配一个随机端口。你可以使用任何一个端口来访问该应用程序：

你也可以使用相同灵命缩减 Web 容器：

你可以实时看到正在被移除的实例：

最后，再次检查这些实例：

输出结果确认只有 2 个实例被留下来了：

现在你可以停止该应用程序，与之前一样，你可以清理资源，避免命名冲突：

结论

本文主要介绍了 Dockerfile 和 Docker Compose。

本文开头介绍 Dockerfile 是一个构建镜像的声明式机制，然后我们介绍了 Docker 网络的基础知识。最后，我们演示了使用 Docker Compose 扩展和管理多容器应用程序。

本文作者：马小婷