Docker-compose和Consul

1、docker-compose 简介

我们知道使用一个Dockerfile模板文件可以定义一个单独的应用容器，如果需要定义多个容器就需要服务编排。服务编排有很多种技术方案，今天给大家介绍 Docker 官方产品 Docker Compose 。
docker swarm（管理跨节点）

Dockerfile可以让用户管理一个单独的应用容器；而Compose则允许用户在一个模板（YAML格式）中定义一组相关联的应用容器（被称为一个 project，即项目），例如一个 Web 服务容器再加上后端的数据库服务容器等。

1.1 Docker-compose 简介

Docker-Compose项目是Docker官方的开源项目，负责实现对Docker容器集群的快速编排。

Docker-Compose将所管理的容器分为三层，分别是工程（project），服务（service）以及容器（container）。Docker-Compose运行目录下的所有文件（docker-compose.yml，extends文件或环境变量文件等）组成一个工程，若无特殊指定工程名即为当前目录名。一个工程当中可包含多个服务，每个服务中定义了容器运行的镜像、参数、依赖。一个服务当中可包括多个容器实例，Docker-Compose并没有解决负载均衡的问题，因此需要借助其它工具实现服务发现及负载均衡，比如 Consul。

Docker-Compose的工程配置文件默认为docker-compose.yml，可通过环境变量COMPOSE_FILE或-f参数自定义配置文件，其定义了多个有依赖关系的服务及每个服务运行的容器。

使用一个Dockerfile模板文件，可以让用户很方便的定义一个单独的应用容器。在工作中，经常会碰到需要多个容器相互配合来完成某项任务的情况。例如要实现一个Web项目，除了Web服务容器本身，往往还需要再加上后端的数据库服务容器，甚至还包括负载均衡容器等。

Compose允许用户通过一个单独的docker-compose.yml模板文件（YAML 格式）来定义一组相关联的应用容器为一个项目（project）。

Docker-Compose项目由Python编写，调用Docker服务提供的API来对容器进行管理。因此，只要所操作的平台支持Docker API， 就可以在其上利用Compose来进行编排管理。

2、compose 部署

2.1 Docker Compose 环境安装

Docker Compose 是 Docker 的独立产品，因此需要安装 Docker 之后在单独安装 Docker Compose

#下载
curl -L https://github.com/docker/compose/releases/download/1.21.1/docker-compose-`uname -s`-`uname -m` -o /usr/local/bin/docker-compose
#安装
chmod +x /usr/local/bin/docker-compose
#查看版本
docker-compose --version

2.2  YAML 文件格式及编写注意事项   * * * *

YAML 是一种标记语言，它可以很直观的展示数据序列化格式，可读性高。类似于 XML数据描述语言，语法比 XML 简单的很多。YAML 数据结构通过缩进来表示，连续的项目通过减号来表示，键值对用冒号分隔，数组用中括号 [] 括起来， hash 用花括号 {} 括起来。

使用 YAML 时需要注意下面事项：
●大小写敏感
●通过缩进表示层级关系
●不支持制表符 tab 键缩进，只能使用空格缩进
●缩进的空格数目不重要，只要相同层级左对齐，通常开头缩进2个空格
●用 # 号注释
●符号字符后缩进1个空格，如冒号 :  、逗号 ,  、横杠 -    
●如果包含特殊字符用单引号('')引起来会作为普通字符串处理，双引号(""): 特殊字符作为本身想表示的意思
name: "Hi,\nTom"

数据结构：
●对象映射: 键值对的字典
animal: pets

●序列数组: 一组按次序排列的列表
- Cat
- Dog
- Goldfish

["Cat", "Dog", "Goldfish"]

●布尔值
debug: true
debug: false

示例：
# yaml 格式
languages:       #序列的映射
  - Java
  - Golang
  - Python
websites:        #映射的映射
  cpu: 2
  memory: 1024M
  swap: 2048M
  disk: 60G 

键：{值}

# Json 格式
{
  languages: [
    'Java',
    'Golang',
    'Python'    
  ],
  resources: {
    cpu: '2',
    memory: '1024M',
    swap: '2048M',
    disk: '60G'
  }
}

Baidu:
  www.baidu.com
wangyi: www.163.com
tengxun: www.qq.com

键 值

school: bei da
  kgc:          (两个空格)
    yunjisuan:
      - dingding
      - benet
      - wanglei
      - zhoubo
      - dalao
    dashuju:
      - lijia
      - chenming
    
    

2.3 Docker Compose配置常用字段

字段                                       描述
build                                      指定 Dockerfile 文件名，
                                        要指定Dockerfile文件需要在build标签的子级标签中使用dockerfile标签指定
dockerfile                                 构建镜像上下文路径
context                                    可以是 dockerfile 的路径，或者是指向 git 仓库的 url 地址
image                                      指定镜像
command:                                  执行命令，覆盖容器启动后默认执行的命令
container_name                             指定容器名称，由于容器名称是唯一的，如果指定自定义名称，则无法scale指定容器数量
deploy                                     指定部署和运行服务相关配置，只能在 Swarm 模式使用
environment                                添加环境变量
networks                                   加入网络，引用顶级networks下条目
network_mode                            设置容器的网络模式，如 host，bridge，...
ports                                      暴露容器端口，与 -p 相同，但端口不能低于 60
volumes                                    挂载一个宿主机目录或命令卷到容器，命名卷要在顶级 volumes 定义卷名称
volumes_from                            从另一个服务或容器挂载卷，可选参数 :ro 和 :rw，仅版本 '2' 支持
hostname                                   容器主机名
sysctls                                    在容器内设置内核参数
links                                    连接到另外一个容器，- 服务名称[:服务别名]
privileged                                用来给容器root权限，注意是不安全的，true | false
restart                                    设置重启策略，no，always，nounless-st-failure，oped
                                        no，默认策略，在容器退出时不重启容器。
                                        on-failure，在容器非正常退出时（退出状态非0），才会重启容器。
                                        on-failure:3，在容器非正常退出时重启容器，最多重启3次。
                                        always，在容器退出时总是重启容器。
                                        unless-stopped，在容器退出的容器时总是重启容器，但是不考虑在 Docker 守护进程启动时就已经停止了。
depends_on                                                                                                在使用Compose时，最大的好处就是少打启动命令，但一般项目容器启动的顺序是有要求的，如果直接从上到下启动容器，可能会因为容器依赖问题而启动失败。例如在没启动数据库容器的时候启动应用容器，应用容器会因为找不到数据库而退出。depends_on标签用于解决容器的依赖、启动先后的问题。
php:
  depends_on:
    - apache
    - mysql

2.4 Docker Compose 常用命令

字段                                        描述
build                                       重新构建服务
ps                                          列出容器
up                                          创建和启动容器    
exec                                        在容器里面执行命令
scale                                       指定一个服务容器启动数量
top                                         显示容器进程
logs                                        查看容器输出
down                                        删除容器、网络、数据卷和镜像
stop/start/restart                          停止/启动/重启服务

2.5 Docker Compose 文件结构

yum install -y tree
tree /opt/compose_nginx
/opt/compose_nginx/
├── docker-compose.yml                #创建模板脚本
├── nginx
│?? ├── Dockerfile                    #创建容器脚本
│?? ├── nginx-1.12.0.tar.gz            #复制源码包
│?? └── run.sh                        #启动服务脚本
└── wwwroot
    └── index.html                    #站点网页

（1）准备依赖文件
mkdir -p /opt/compose_nginx/nginx /opt/compose_nginx/wwwroot
cd /opt/compose_nginx/nginx
cp nginx-1.12.0.tar.gz ./

vim run.sh
#!/bin/bash
/usr/local/nginx/sbin/nginx

vim Dockerfile
#基于基础镜像
FROM centos:7
#用户信息
MAINTAINER this is nginx image <hmj>
#添加环境包
RUN yum -y update
RUN yum -y install pcre-devel zlib-devel gcc gcc-c++ make
RUN useradd -M -s /sbin/nologin nginx
#上传nginx软件压缩包，并解压
ADD nginx-1.12.0.tar.gz /usr/local/src/
#指定工作目录
WORKDIR /usr/local/src/nginx-1.12.0
RUN ./configure \
--prefix=/usr/local/nginx \
--user=nginx \
--group=nginx \
--with-http_stub_status_module && make && make install
ENV PATH /usr/local/nginx/sbin:$PATH
#指定http和https端口
EXPOSE 80
EXPOSE 443
//方法一：
RUN echo "daemon off;" >> /usr/local/nginx/conf/nginx.conf            #关闭 nginx 在后台运行
#添加宿主机中run.sh到容器中
ADD run.sh /run.sh
RUN chmod 755 /run.sh
CMD ["/run.sh"]
//方法二：
ENTRYPOINT [ "/usr/local/nginx/sbin/nginx", "-g", "daemon off;" ]

echo "<h1>this is test web</h1>" > /opt/compose_nginx/wwwroot/index.html

（2）编写配置文件docker-compose.yml
vim /opt/compose_nginx/docker-compose.yml
version: '3'
services:
  nginx:
    container_name: web1
    hostname: nginx
    build:
      context: ./nginx
      dockerfile: Dockerfile
    ports:
      - 1216:80
      - 1217:443
    networks:
      lnmp:
        ipv4_address: 172.18.0.10
    volumes:
      - ./wwwroot:/usr/local/nginx/html
networks:
  lnmp:
   driver: bridge
   ipam:
     config:
       - subnet: 172.18.0.0/16

cd /opt/compose_nginx/
docker-compose -f docker-compose.yml up -d
----------------------------------------------------------------------------------------------------------
-f, --file FILE ：使用特定的 compose 模板文件，默认为 docker-compose.yml
-p, --project-name NAME ：指定项目名称，默认使用目录名称
-d ：在后台运行
----------------------------------------------------------------------------------------------------------

docker ps -a
CONTAINER ID   IMAGE                 COMMAND     CREATED              STATUS              PORTS                                         NAMES
b48dceee248f   compose_nginx_nginx   "/run.sh"   About a minute ago   Up About a minute   0.0.0.0:1216->80/tcp, 0.0.0.0:1217->443/tcp   compose_nginx_nginx_1

cd /opt/compose_nginx/
docker-compose ps                    #必须在docker-compose.yml所在目录执行此命令

浏览器访问：http://192.168.10.23:1216

2、nginx + tomcat docker-compose编排

Docker consul的容器服务更新与发现

3、Consul

3.1 什么是服务注册与发现

服务注册与发现是微服务架构中不可或缺的重要组件。起初服务都是单节点的，不保障高可用性，也不考虑服务的压力承载，服务之间调用单纯的通过接口访问。直到后来出现了多个节点的分布式架构，起初的解决手段是在服务前端负载均衡，这样前端必须要知道所有后端服务的网络位置，并配置在配置文件中。这里就会有几个问题：
●如果需要调用后端服务A-N，就需要配置N个服务的网络位置，配置很麻烦
●后端服务的网络位置变化，都需要改变每个调用者的配置

既然有这些问题，那么服务注册与发现就是解决这些问题的。后端服务A-N可以把当前自己的网络位置注册到服务发现模块，服务发现就以K-V的方式记录下来，K一般是服务名，V就是IP:PORT。服务发现模块定时的进行健康检查，轮询查看这些后端服务能不能访问的了。前端在调用后端服务A-N的时候，就跑去服务发现模块问下它们的网络位置，然后再调用它们的服务。这样的方式就可以解决上面的问题了，前端完全不需要记录这些后端服务的网络位置，前端和后端完全解耦！

3.2 什么是consul  

consul是google开源的一个使用go语言开发的服务管理软件。支持多数据中心、分布式高可用的、服务发现和配置共享。采用Raft算法，用来保证服务的高可用。内置了服务注册与发现框架、分布一致性协议实现、健康检查、Key/Value存储、多数据中心方案，不再需要依赖其他工具（比如ZooKeeper等）。服务部署简单，只有一个可运行的二进制的包。每个节点都需要运行agent，他有两种运行模式server 和 client。 每个数据中心官方建议需要3或5个server节点以保证数据安全，同时保证server-leader的选举能够正确的进行。

在client模式下，所有注册到当前节点的服务会被转发到server节点，本身是不持久化这些信息。
在server模式下，功能和client模式相似，唯一不同的是，它会把所有的信息持久化到本地，这样遇到故障，信息是可以被保留的。
server-leader是所有server节点的老大，它和其它server节点不同的是，它需要负责同步注册的信息给其它的server节点，同时也要负责各个节点的健康监测。

consul提供的一些关键特性：
服务注册与发现：consul通过DNS或者HTTP接口使服务注册和服务发现变的很容易，一些外部服务，例如saas提供的也可以一样注册。
健康检查：健康检测使consul可以快速的告警在集群中的操作。和服务发现的集成，可以防止服务转发到故障的服务上面。
Key/Value存储：一个用来存储动态配置的系统。提供简单的HTTP接口，可以在任何地方操作。
多数据中心：无需复杂的配置，即可支持任意数量的区域。

安装consul是用于服务注册，也就是容器本身的一些信息注册到consul里面，其他程序可以通过consul获取注册的相关服务信息，这就是服务注册与发现。

3.3 consul 部署

consul服务器            192.168.10.23        运行consul服务、nginx服务、consul-template守护进程
registrator服务器        192.168.10.13        运行registrator容器、运行nginx容器

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0

-------- consul服务器 --------
1. 建立 Consul 服务
mkdir /opt/consul
cp consul_0.9.2_linux_amd64.zip /opt/consul
cd /opt/consul
unzip consul_0.9.2_linux_amd64.zip
mv consul /usr/local/bin/

//设置代理，在后台启动 consul 服务端
 consul agent \
-server \
-bootstrap \
-ui \
-data-dir=/var/lib/consul-data \
-bind=192.168.10.23 \
-client=0.0.0.0 \
-node=consul-server01 &> /var/log/consul.log &

----------------------------------------------------------------------------------------------------------
-server： 以server身份启动。默认是client。
-bootstrap ：用来控制一个server是否在bootstrap模式，在一个数据中心中只能有一个server处于bootstrap模式，当一个server处于 bootstrap模式时，可以自己选举为 server-leader。
-bootstrap-expect=2 ：集群要求的最少server数量，当低于这个数量，集群即失效。
-ui ：指定开启 UI 界面，这样可以通过 http://localhost:8500/ui 这样的地址访问 consul 自带的 web UI 界面。
-data-dir ：指定数据存储目录。
-bind ：指定用来在集群内部的通讯地址，集群内的所有节点到此地址都必须是可达的，默认是0.0.0.0。
-client ：指定 consul 绑定在哪个 client 地址上，这个地址提供 HTTP、DNS、RPC 等服务，默认是 127.0.0.1。
-node ：节点在集群中的名称，在一个集群中必须是唯一的，默认是该节点的主机名。
-datacenter ：指定数据中心名称，默认是dc1。
----------------------------------------------------------------------------------------------------------

netstat -natp | grep consul

启动consul后默认会监听5个端口：
8300：replication、leader farwarding的端口
8301：lan cossip的端口
8302：wan gossip的端口
8500：web ui界面的端口
8600：使用dns协议查看节点信息的端口

2. 查看集群信息
#查看members状态
consul members
Node             Address             Status  Type    Build  Protocol  DC
consul-server01  192.168.10.23:8301  alive   server  0.9.2  2         dc1

#查看集群状态
consul operator raft list-peers

consul info | grep leader
    leader = true
    leader_addr = 192.168.10.23:8300

3. 通过 http api 获取集群信息
curl 127.0.0.1:8500/v1/status/peers             #查看集群server成员
curl 127.0.0.1:8500/v1/status/leader            #集群 server-leader
curl 127.0.0.1:8500/v1/catalog/services            #注册的所有服务
curl 127.0.0.1:8500/v1/catalog/nginx            #查看 nginx 服务信息
curl 127.0.0.1:8500/v1/catalog/nodes            #集群节点详细信息

3.4 registrator服务器

//容器服务自动加入 Nginx 集群
1. 安装 Gliderlabs/Registrator
Gliderlabs/Registrator 可检查容器运行状态自动注册，还可注销 docker 容器的服务到服务配置中心。目前支持 Consul、Etcd 和 SkyDNS2。

docker run -d \
--name=registrator \
--net=host \
-v /var/run/docker.sock:/tmp/docker.sock \
--restart=always \
gliderlabs/registrator:latest \
--ip=192.168.10.13 \
consul://192.168.10.23:8500

----------------------------------------------------------------------------------------------------------
--net=host ：把运行的docker容器设定为host网络模式。
-v /var/run/docker.sock:/tmp/docker.sock ：把宿主机的Docker守护进程(Docker daemon)默认监听的Unix域套接字挂载到容器中。
--restart=always ：设置在容器退出时总是重启容器。
--ip ：刚才把network指定了host模式，所以我们指定ip为宿主机的ip。
consul ：指定consul服务器的IP和端口。
----------------------------------------------------------------------------------------------------------

2. 测试服务发现功能是否正常
docker run -itd -p:83:80 --name test-01 -h test01 nginx
docker run -itd -p:84:80 --name test-02 -h test02 nginx
docker run -itd -p:88:80 --name test-03 -h test03 httpd
docker run -itd -p:89:80 --name test-04 -h test04 httpd     httpd                #-h：设置容器主机名

3. 验证 http 和 nginx 服务是否注册到 consul
浏览器中，输入 http://192.168.10.23:8500，在 Web 页面中“单击 NODES”，然后单击“consurl-server01”，会出现 5 个服务。

//在consul服务器使用curl测试连接服务器
curl 127.0.0.1:8500/v1/catalog/services 
{"consul":[],"httpd":[],"nginx":[]}

3.5 consul-template

Consul-Template是基于Consul的自动替换配置文件的应用。Consul-Template是一个守护进程，用于实时查询Consul集群信息，并更新文件系统上任意数量的指定模板，生成配置文件。更新完成以后，可以选择运行 shell 命令执行更新操作，重新加载 Nginx。

Consul-Template可以查询Consul中的服务目录、Key、Key-values 等。这种强大的抽象功能和查询语言模板可以使 Consul-Template 特别适合动态的创建配置文件。例如：创建Apache/Nginx Proxy Balancers 、 Haproxy Backends等。

3.5 1 准备 template nginx 模板文件

//在consul服务器上操作
vim /opt/consul/nginx.ctmpl
#定义nginx upstream一个简单模板
upstream http_backend {
  {{range service "nginx"}}
   server {{.Address}}:{{.Port}};
   {{end}}
}

#定义一个server，监听8000端口，反向代理到upstream
server {
    listen 8000;
    server_name localhost 192.168.10.23;
    access_log /var/log/nginx/kgc.com-access.log;                            #修改日志路径
    index index.html index.php;
    location / {
        proxy_set_header HOST $host;
        proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
        proxy_set_header Client-IP $remote_addr;
        proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
        proxy_pass http://http_backend;
    }
}

3.5.2 编译安装nginx

yum -y install pcre-devel zlib-devel gcc gcc-c++ make
useradd -M -s /sbin/nologin nginx
tar zxvf nginx-1.12.0.tar.gz -C /opt/
cd /opt/nginx-1.12.0/
./configure --prefix=/usr/local/nginx --user=nginx --group=nginx && make -j && make install

ln -s /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/sbin/

3.5.3 配置 nginx

vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
......
http {
     include       mime.types;
     include  vhost/*.conf;                       #添加虚拟主机目录
     default_type  application/octet-stream;
......

//创建虚拟主机目录
mkdir /usr/local/nginx/conf/vhost 

//创建日志文件目录
mkdir /var/log/nginx
  
//启动nginx
nginx

3.5.4  配置并启动 template

unzip consul-template_0.19.3_linux_amd64.zip -d /opt/
cd /opt/
mv consul-template /usr/local/bin/

//在前台启动 template 服务，启动后不要按 ctrl+c 中止 consul-template 进程。
consul-template --consul-addr 192.168.10.23:8500 \
--template "/opt/consul/nginx.ctmpl:/usr/local/nginx/conf/vhost/kgc.conf:/usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload" \
--log-level=info

//另外打开一个终端查看生成配置文件
upstream http_backend {
   server 192.168.10.13:83;

   server 192.168.10.13:84;

}

server {
  listen 8000;
  server_name 192.168.10.23;
  access_log /var/log/nginx/kgc.cn-access.log;
  index index.html index.php;
  location / {
    proxy_set_header HOST $host;
    proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
    proxy_set_header Client-IP $remote_addr;
    proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
    proxy_pass http://http_backend;
  }
}

3.5.5 访问 template-nginx

docker ps -a
CONTAINER ID   IMAGE                           COMMAND                  CREATED       STATUS          PORTS                NAMES
9f0dc08956f4   httpd                           "httpd-foreground"       1 hours ago   Up 1 hours      0.0.0.0:89->80/tcp   test-04
a0bde07299da   httpd                           "httpd-foreground"       1 hours ago   Up 1 hours      0.0.0.0:88->80/tcp   test-03
4f74d2c38844   nginx                           "/docker-entrypoint.…"   1 hours ago   Up 1 hours      0.0.0.0:84->80/tcp   test-02
b73106db285b   nginx                           "/docker-entrypoint.…"   1 hours ago   Up 1 hours      0.0.0.0:83->80/tcp   test-01
409331c16824   gliderlabs/registrator:latest   "/bin/registrator -i…"   1 hours ago   Up 1 hours                        registrator

docker exec -it 4f74d2c38844 bash
echo "this is test1 web" > /usr/share/nginx/html/index.html

docker exec -it b73106db285b bash
echo "this is test2 web" > /usr/share/nginx/html/index.html

浏览器访问：http://192.168.10.23:8000/，并不断刷新。

3.5.6 增加一个 nginx 容器节点

（1）增加一个 nginx 容器节点，测试服务发现及配置更新功能。
docker run -itd -p:85:80 --name test-05 -h test05 nginx

//观察 template 服务，会从模板更新/usr/local/nginx/conf/vhost/kgc.conf 文件内容，并且重载 nginx 服务。

（2）查看/usr/local/nginx/conf/vhost/kgc.conf 文件内容
cat /usr/local/nginx/conf/vhost/kgc.conf
upstream http_backend {

server 192.168.10.23:83;：去！

server 192.168.10.23:84;

server 192.168.10.23:85;

server 192.168.10.23:86;

}

（3）查看三台 nginx 容器日志，请求正常轮询到各个容器节点上
docker logs -f test-01
docker logs -f test-02
docker logs -f test-05
docker logs -f test-06

3.6 consul 多节点

//添加一台已有docker环境的服务器192.168.10.14/24加入已有的群集中
consul agent \
-server \
-ui \
-data-dir=/var/lib/consul-data \
-bind=192.168.10.14 \
-client=0.0.0.0 \
-node=consul-server02 \
-enable-script-checks=true  \
-datacenter=dc1  \
-join 192.168.10.23 &> /var/log/consul.log &

------------------------------------------------------------------------
-enable-script-checks=true ：设置检查服务为可用
-datacenter : 数据中心名称
-join ：加入到已有的集群中
------------------------------------------------------------------------

consul members
Node             Address             Status  Type    Build  Protocol  DC
consul-server01  192.168.10.23:8301  alive   server  0.9.2  2         dc1
consul-server02  192.168.10.14:8301  alive   server  0.9.2  2         dc1

consul operator raft list-peers
Node             ID                  Address             State     Voter  RaftProtocol
Node             ID                  Address             State     Voter  RaftProtocol
consul-server01  192.168.10.23:8300  192.168.10.23:8300  leader    true   2
consul-server02  192.168.10.14:8300  192.168.10.13:8300  follower  true   2