Docker Compose

本章将详细介绍 Docker Compose，学习如何使用 YAML 文件定义和管理多容器应用，实现容器编排和服务管理。

Docker Compose 简介

什么是 Docker Compose？

Docker Compose 是一个用于定义和运行多容器 Docker 应用程序的工具。通过一个 YAML 文件来配置应用程序的服务，然后使用一个命令就可以创建并启动所有服务。

核心概念

服务 (Service)：应用程序的一个组件，如 web 服务器、数据库等
项目 (Project)：由一组关联的服务组成的完整应用
网络 (Network)：服务间通信的网络环境
数据卷 (Volume)：数据持久化和共享的存储

Docker Compose 的优势

简化部署：一个命令启动整个应用栈
环境隔离：每个项目有独立的网络和命名空间
服务发现：容器间可以通过服务名互相访问
配置管理：统一管理所有服务的配置
扩展性：轻松扩展服务实例数量

安装 Docker Compose

Linux 安装

bash

# 方法 1：使用 curl 下载
sudo curl -L "https://github.com/docker/compose/releases/download/v2.12.2/docker-compose-$(uname -s)-$(uname -m)" -o /usr/local/bin/docker-compose
sudo chmod +x /usr/local/bin/docker-compose

# 方法 2：使用 pip 安装
pip3 install docker-compose

# 方法 3：使用包管理器（Ubuntu）
sudo apt-get update
sudo apt-get install docker-compose-plugin

# 验证安装
docker-compose --version

Windows 和 macOS

Docker Desktop 已经包含了 Docker Compose，无需单独安装。

docker-compose.yml 文件结构

基本结构

yaml

version: '3.8'  # Compose 文件版本

services:       # 定义服务
  web:
    # 服务配置
  db:
    # 服务配置

volumes:        # 定义数据卷（可选）
  # 数据卷配置

networks:       # 定义网络（可选）
  # 网络配置

版本对应关系

Compose 版本	Docker Engine 版本
3.8	19.03.0+
3.7	18.06.0+
3.6	18.02.0+
3.5	17.12.0+

服务配置详解

基本服务配置

yaml

version: '3.8'

services:
  web:
    # 使用现有镜像
    image: nginx:latest
    
    # 或者构建镜像
    build: .
    # build:
    #   context: .
    #   dockerfile: Dockerfile
    
    # 容器名称
    container_name: my-web-server
    
    # 端口映射
    ports:
      - "8080:80"
      - "8443:443"
    
    # 环境变量
    environment:
      - NODE_ENV=production
      - DEBUG=false
    
    # 数据卷挂载
    volumes:
      - ./html:/usr/share/nginx/html
      - logs:/var/log/nginx
    
    # 网络
    networks:
      - frontend
    
    # 依赖关系
    depends_on:
      - db
    
    # 重启策略
    restart: unless-stopped

构建配置

yaml

services:
  web:
    build:
      context: .                    # 构建上下文
      dockerfile: Dockerfile.prod   # 指定 Dockerfile
      args:                        # 构建参数
        - VERSION=1.0
        - BUILD_DATE=2023-01-01
      target: production           # 多阶段构建目标
      cache_from:                  # 缓存来源
        - myapp:cache
    image: myapp:latest           # 构建后的镜像名

环境变量配置

yaml

services:
  web:
    # 方法 1：直接定义
    environment:
      - NODE_ENV=production
      - PORT=3000
      - DATABASE_URL=postgresql://user:pass@db:5432/mydb
    
    # 方法 2：使用对象格式
    environment:
      NODE_ENV: production
      PORT: 3000
      DATABASE_URL: postgresql://user:pass@db:5432/mydb
    
    # 方法 3：从文件读取
    env_file:
      - .env
      - .env.local
    
    # 方法 4：从主机环境继承
    environment:
      - NODE_ENV
      - DATABASE_URL=${DATABASE_URL}

数据卷配置

yaml

services:
  web:
    volumes:
      # 绑定挂载
      - ./src:/app/src
      - ./config.json:/app/config.json:ro  # 只读
      
      # 命名数据卷
      - app-data:/app/data
      - logs:/var/log
      
      # 匿名数据卷
      - /app/node_modules
      
      # tmpfs 挂载
      - type: tmpfs
        target: /tmp
        tmpfs:
          size: 100M

# 定义命名数据卷
volumes:
  app-data:
    driver: local
  logs:
    driver: local
    driver_opts:
      type: none
      o: bind
      device: /host/logs

网络配置

yaml

services:
  web:
    networks:
      - frontend
      - backend
  
  db:
    networks:
      - backend

# 定义网络
networks:
  frontend:
    driver: bridge
  backend:
    driver: bridge
    internal: true  # 内部网络，不能访问外部

依赖关系和启动顺序

yaml

services:
  web:
    depends_on:
      - db
      - redis
    # 或者使用条件依赖（需要 healthcheck）
    depends_on:
      db:
        condition: service_healthy
      redis:
        condition: service_started
  
  db:
    image: postgres:13
    healthcheck:
      test: ["CMD-SHELL", "pg_isready -U postgres"]
      interval: 30s
      timeout: 10s
      retries: 3
      start_period: 30s
  
  redis:
    image: redis:alpine

实际应用示例

示例 1：Web 应用 + 数据库

yaml

version: '3.8'

services:
  # Web 应用服务
  web:
    build: .
    ports:
      - "3000:3000"
    environment:
      - NODE_ENV=production
      - DATABASE_URL=postgresql://postgres:password@db:5432/myapp
    depends_on:
      - db
    volumes:
      - ./uploads:/app/uploads
    networks:
      - app-network
    restart: unless-stopped

  # PostgreSQL 数据库
  db:
    image: postgres:13
    environment:
      - POSTGRES_DB=myapp
      - POSTGRES_USER=postgres
      - POSTGRES_PASSWORD=password
    volumes:
      - postgres_data:/var/lib/postgresql/data
      - ./init.sql:/docker-entrypoint-initdb.d/init.sql
    networks:
      - app-network
    restart: unless-stopped

  # Redis 缓存
  redis:
    image: redis:alpine
    command: redis-server --appendonly yes
    volumes:
      - redis_data:/data
    networks:
      - app-network
    restart: unless-stopped

volumes:
  postgres_data:
  redis_data:

networks:
  app-network:
    driver: bridge

示例 2：微服务架构

yaml

version: '3.8'

services:
  # Nginx 反向代理
  nginx:
    image: nginx:alpine
    ports:
      - "80:80"
      - "443:443"
    volumes:
      - ./nginx.conf:/etc/nginx/nginx.conf
      - ./ssl:/etc/nginx/ssl
    depends_on:
      - api
      - web
    networks:
      - frontend
    restart: unless-stopped

  # 前端应用
  web:
    build:
      context: ./frontend
      dockerfile: Dockerfile
    networks:
      - frontend
    restart: unless-stopped

  # API 服务
  api:
    build:
      context: ./backend
      dockerfile: Dockerfile
    environment:
      - DATABASE_URL=postgresql://postgres:password@db:5432/api
      - REDIS_URL=redis://redis:6379
    depends_on:
      - db
      - redis
    networks:
      - frontend
      - backend
    restart: unless-stopped

  # 数据库
  db:
    image: postgres:13
    environment:
      - POSTGRES_DB=api
      - POSTGRES_USER=postgres
      - POSTGRES_PASSWORD=password
    volumes:
      - db_data:/var/lib/postgresql/data
    networks:
      - backend
    restart: unless-stopped

  # 缓存
  redis:
    image: redis:alpine
    volumes:
      - redis_data:/data
    networks:
      - backend
    restart: unless-stopped

volumes:
  db_data:
  redis_data:

networks:
  frontend:
    driver: bridge
  backend:
    driver: bridge
    internal: true

示例 3：开发环境

yaml

version: '3.8'

services:
  # 开发服务器
  dev:
    build:
      context: .
      dockerfile: Dockerfile.dev
    ports:
      - "3000:3000"
      - "9229:9229"  # Node.js 调试端口
    environment:
      - NODE_ENV=development
      - DATABASE_URL=postgresql://postgres:password@db:5432/devdb
    volumes:
      - .:/app
      - /app/node_modules  # 防止覆盖 node_modules
    depends_on:
      - db
      - redis
    networks:
      - dev-network
    command: npm run dev

  # 数据库
  db:
    image: postgres:13
    environment:
      - POSTGRES_DB=devdb
      - POSTGRES_USER=postgres
      - POSTGRES_PASSWORD=password
    ports:
      - "5432:5432"  # 暴露端口用于外部连接
    volumes:
      - dev_db_data:/var/lib/postgresql/data
    networks:
      - dev-network

  # Redis
  redis:
    image: redis:alpine
    ports:
      - "6379:6379"
    networks:
      - dev-network

  # 邮件服务（开发用）
  mailhog:
    image: mailhog/mailhog
    ports:
      - "1025:1025"  # SMTP
      - "8025:8025"  # Web UI
    networks:
      - dev-network

volumes:
  dev_db_data:

networks:
  dev-network:
    driver: bridge

Docker Compose 命令

基本命令

bash

# 启动服务
docker-compose up

# 后台启动
docker-compose up -d

# 启动指定服务
docker-compose up web db

# 构建镜像
docker-compose build

# 构建并启动
docker-compose up --build

# 停止服务
docker-compose stop

# 停止并删除容器
docker-compose down

# 停止并删除容器、网络、数据卷
docker-compose down -v

# 查看服务状态
docker-compose ps

# 查看日志
docker-compose logs

# 实时查看日志
docker-compose logs -f

# 查看指定服务日志
docker-compose logs web

# 进入容器
docker-compose exec web bash

# 运行一次性命令
docker-compose run web npm install

# 扩展服务实例
docker-compose up --scale web=3

# 重启服务
docker-compose restart

# 暂停服务
docker-compose pause

# 恢复服务
docker-compose unpause

高级命令

bash

# 验证配置文件
docker-compose config

# 显示配置（解析变量后）
docker-compose config --services

# 拉取镜像
docker-compose pull

# 推送镜像
docker-compose push

# 查看端口映射
docker-compose port web 80

# 查看服务进程
docker-compose top

# 发送信号
docker-compose kill -s SIGINT web

# 删除停止的容器
docker-compose rm

# 强制删除
docker-compose rm -f

环境管理

多环境配置

bash

# 开发环境
docker-compose -f docker-compose.yml -f docker-compose.dev.yml up

# 生产环境
docker-compose -f docker-compose.yml -f docker-compose.prod.yml up

# 测试环境
docker-compose -f docker-compose.yml -f docker-compose.test.yml up

配置文件示例

docker-compose.yml（基础配置）：

yaml

version: '3.8'

services:
  web:
    build: .
    volumes:
      - ./app:/app
    networks:
      - app-network

  db:
    image: postgres:13
    networks:
      - app-network

networks:
  app-network:

docker-compose.dev.yml（开发环境覆盖）：

yaml

version: '3.8'

services:
  web:
    ports:
      - "3000:3000"
    environment:
      - NODE_ENV=development
    command: npm run dev

  db:
    ports:
      - "5432:5432"
    environment:
      - POSTGRES_DB=devdb
      - POSTGRES_USER=dev
      - POSTGRES_PASSWORD=devpass

docker-compose.prod.yml（生产环境覆盖）：

yaml

version: '3.8'

services:
  web:
    ports:
      - "80:3000"
    environment:
      - NODE_ENV=production
    restart: unless-stopped

  db:
    environment:
      - POSTGRES_DB=proddb
      - POSTGRES_USER=prod
      - POSTGRES_PASSWORD=${DB_PASSWORD}
    volumes:
      - prod_db_data:/var/lib/postgresql/data
    restart: unless-stopped

volumes:
  prod_db_data:

环境变量文件

.env 文件：

bash

# 数据库配置
DB_PASSWORD=secretpassword
DB_NAME=myapp
DB_USER=postgres

# 应用配置
APP_PORT=3000
APP_ENV=production

# 外部服务
REDIS_URL=redis://redis:6379
API_KEY=your-api-key

在 docker-compose.yml 中使用：

yaml

version: '3.8'

services:
  web:
    ports:
      - "${APP_PORT}:3000"
    environment:
      - NODE_ENV=${APP_ENV}
      - API_KEY=${API_KEY}

  db:
    environment:
      - POSTGRES_DB=${DB_NAME}
      - POSTGRES_USER=${DB_USER}
      - POSTGRES_PASSWORD=${DB_PASSWORD}

网络和服务发现

默认网络

Docker Compose 自动创建一个默认网络，所有服务都连接到这个网络：

yaml

version: '3.8'

services:
  web:
    image: nginx
    # 可以通过 'db' 访问数据库服务
  
  db:
    image: postgres
    # 可以通过 'web' 访问 Web 服务

自定义网络

yaml

version: '3.8'

services:
  web:
    image: nginx
    networks:
      - frontend
      - backend

  api:
    image: myapi
    networks:
      - backend

  db:
    image: postgres
    networks:
      - backend

networks:
  frontend:
    driver: bridge
  backend:
    driver: bridge
    internal: true  # 内部网络

外部网络

yaml

version: '3.8'

services:
  web:
    image: nginx
    networks:
      - existing-network

networks:
  existing-network:
    external: true

数据持久化

命名数据卷

yaml

version: '3.8'

services:
  db:
    image: postgres
    volumes:
      - db_data:/var/lib/postgresql/data

volumes:
  db_data:
    driver: local
    driver_opts:
      type: none
      o: bind
      device: /host/path/to/data

外部数据卷

yaml

version: '3.8'

services:
  db:
    image: postgres
    volumes:
      - existing_volume:/var/lib/postgresql/data

volumes:
  existing_volume:
    external: true

健康检查和依赖管理

健康检查

yaml

version: '3.8'

services:
  web:
    image: nginx
    healthcheck:
      test: ["CMD", "curl", "-f", "http://localhost"]
      interval: 30s
      timeout: 10s
      retries: 3
      start_period: 30s

  db:
    image: postgres
    healthcheck:
      test: ["CMD-SHELL", "pg_isready -U postgres"]
      interval: 30s
      timeout: 5s
      retries: 5

等待依赖服务

使用 wait-for-it 脚本：

yaml

version: '3.8'

services:
  web:
    build: .
    depends_on:
      - db
    command: ["./wait-for-it.sh", "db:5432", "--", "npm", "start"]

  db:
    image: postgres

扩展和负载均衡

服务扩展

bash

# 扩展 web 服务到 3 个实例
docker-compose up --scale web=3

# 扩展多个服务
docker-compose up --scale web=3 --scale worker=2

负载均衡配置

yaml

version: '3.8'

services:
  nginx:
    image: nginx
    ports:
      - "80:80"
    volumes:
      - ./nginx.conf:/etc/nginx/nginx.conf
    depends_on:
      - web

  web:
    build: .
    # 不暴露端口，只通过 nginx 访问

# nginx.conf 配置负载均衡
upstream backend {
    server web_web_1:3000;
    server web_web_2:3000;
    server web_web_3:3000;
}

server {
    listen 80;
    location / {
        proxy_pass http://backend;
    }
}

监控和日志

日志配置

yaml

version: '3.8'

services:
  web:
    image: nginx
    logging:
      driver: "json-file"
      options:
        max-size: "10m"
        max-file: "3"

  app:
    build: .
    logging:
      driver: "syslog"
      options:
        syslog-address: "tcp://192.168.1.42:123"

监控服务

yaml

version: '3.8'

services:
  # 应用服务
  web:
    build: .
    ports:
      - "3000:3000"

  # Prometheus 监控
  prometheus:
    image: prom/prometheus
    ports:
      - "9090:9090"
    volumes:
      - ./prometheus.yml:/etc/prometheus/prometheus.yml

  # Grafana 可视化
  grafana:
    image: grafana/grafana
    ports:
      - "3001:3000"
    environment:
      - GF_SECURITY_ADMIN_PASSWORD=admin
    volumes:
      - grafana_data:/var/lib/grafana

volumes:
  grafana_data:

故障排查

常见问题

服务无法启动

bash

# 查看详细日志
docker-compose logs service_name

# 检查配置
docker-compose config

# 查看服务状态
docker-compose ps

网络连接问题

bash

# 检查网络
docker network ls
docker network inspect project_default

# 测试连接
docker-compose exec web ping db

数据卷问题

bash

# 查看数据卷
docker volume ls
docker volume inspect project_volume_name

# 检查挂载
docker-compose exec service_name df -h

端口冲突

bash

# 查看端口使用
netstat -tulpn | grep :8080

# 修改端口映射
ports:
  - "8081:80"  # 使用不同的主机端口

本章小结

本章全面介绍了 Docker Compose 的使用：

关键要点：

服务编排：使用 YAML 文件定义多容器应用
网络管理：服务发现和网络隔离
数据管理：数据卷和持久化存储
环境管理：多环境配置和变量管理
扩展性：服务扩展和负载均衡
监控调试：日志管理和故障排查

最佳实践：

使用版本控制管理 Compose 文件
合理设计服务间的依赖关系
使用健康检查确保服务可用性
分离配置和代码
定期备份重要数据

在下一章中，我们将学习 Docker 的安全最佳实践，包括镜像安全、容器安全和网络安全。

Docker Compose ​

Docker Compose 简介 ​

什么是 Docker Compose？ ​

核心概念 ​

Docker Compose 的优势 ​

安装 Docker Compose ​

Linux 安装 ​

Windows 和 macOS ​

docker-compose.yml 文件结构 ​

基本结构 ​

版本对应关系 ​

服务配置详解 ​

基本服务配置 ​

构建配置 ​

环境变量配置 ​

数据卷配置 ​

网络配置 ​

依赖关系和启动顺序 ​

实际应用示例 ​

示例 1：Web 应用 + 数据库 ​

示例 2：微服务架构 ​

示例 3：开发环境 ​

Docker Compose 命令 ​

基本命令 ​

高级命令 ​

环境管理 ​

多环境配置 ​

配置文件示例 ​

环境变量文件 ​

网络和服务发现 ​

默认网络 ​

自定义网络 ​

外部网络 ​

数据持久化 ​

命名数据卷 ​

外部数据卷 ​

健康检查和依赖管理 ​

健康检查 ​

等待依赖服务 ​

扩展和负载均衡 ​

服务扩展 ​

负载均衡配置 ​

监控和日志 ​

日志配置 ​

监控服务 ​

故障排查 ​

常见问题 ​

本章小结 ​

延伸阅读 ​

Docker Compose

Docker Compose 简介

什么是 Docker Compose？

核心概念

Docker Compose 的优势

安装 Docker Compose

Linux 安装

Windows 和 macOS

docker-compose.yml 文件结构

基本结构

版本对应关系

服务配置详解

基本服务配置

构建配置

环境变量配置

数据卷配置

网络配置

依赖关系和启动顺序

实际应用示例

示例 1：Web 应用 + 数据库

示例 2：微服务架构

示例 3：开发环境

Docker Compose 命令

基本命令

高级命令

环境管理

多环境配置

配置文件示例

环境变量文件

网络和服务发现

默认网络

自定义网络

外部网络

数据持久化

命名数据卷

外部数据卷

健康检查和依赖管理

健康检查

等待依赖服务

扩展和负载均衡

服务扩展

负载均衡配置

监控和日志

日志配置

监控服务

故障排查

常见问题

本章小结

延伸阅读