Руководство по Docker Compose для начинающих / Хабр

Автор статьи, перевод которой мы сегодня публикуем, говорит, что она предназначена для тех разработчиков, которые хотят изучить Docker Compose и идут к тому, чтобы создать своё первое клиент-серверное приложение с использованием Docker. Предполагается, что читатель этого материала знаком с основами Docker. Если это не так — можете взглянуть на эту серию материалов, на эту публикацию, где основы Docker рассмотрены вместе с основами Kubernetes, и на эту статью для начинающих.

Что такое Docker Compose?

Docker Compose — это инструментальное средство, входящее в состав Docker. Оно предназначено для решения задач, связанных с развёртыванием проектов.

Изучая основы Docker, вы могли столкнуться с созданием простейших приложений, работающих автономно, не зависящих, например, от внешних источников данных или от неких сервисов. На практике же подобные приложения — редкость. Реальные проекты обычно включают в себя целый набор совместно работающих приложений.

Как узнать, нужно ли вам, при развёртывании некоего проекта, воспользоваться Docker Compose? На самом деле — очень просто. Если для обеспечения функционирования этого проекта используется несколько сервисов, то Docker Compose может вам пригодиться. Например, в ситуации, когда создают веб-сайт, которому, для выполнения аутентификации пользователей, нужно подключиться к базе данных. Подобный проект может состоять из двух сервисов — того, что обеспечивает работу сайта, и того, который отвечает за поддержку базы данных.

Технология Docker Compose, если описывать её упрощённо, позволяет, с помощью одной команды, запускать множество сервисов.

Разница между Docker и Docker Compose

Docker применяется для управления отдельными контейнерами (сервисами), из которых состоит приложение.

Docker Compose используется для одновременного управления несколькими контейнерами, входящими в состав приложения. Этот инструмент предлагает те же возможности, что и Docker, но позволяет работать с более сложными приложениями.

Docker (отдельный контейнер) и Docker Compose (несколько контейнеров)

Типичный сценарий использования Docker Compose

Docker Compose — это, в умелых руках, весьма мощный инструмент, позволяющий очень быстро развёртывать приложения, отличающиеся сложной архитектурой. Сейчас мы рас��мотрим пример практического использования Docker Compose, разбор которого позволит вам оценить те преимущества, которые даст вам использование Docker Compose.

Представьте себе, что вы являетесь разработчиком некоего веб-проекта. В этот проект входит два веб-сайта. Первый позволяет людям, занимающимся бизнесом, создавать, всего в несколько щелчков мышью, интернет-магазины. Второй нацелен на поддержку клиентов. Эти два сайта взаимодействуют с одной и той же базой данных.

Ваш проект становится всё популярнее, и оказывается, что мощности сервера, на котором он работает, уже недостаточно. В результате вы решаете перевести весь проект на другую машину.

К сожалению, нечто вроде Docker Compose вы не использовали. Поэтому вам придётся переносить и перенастраивать сервисы по одному, надеясь на то, что вы, в процессе этой работы, ничего не забудете.

Если же вы используете Docker Compose, то перенос вашего проекта на новый сервер — это вопрос, который решается выполнением нескольких команд. Для того чтобы завершить перенос проекта на новое место, вам нужно лишь выполнить кое-какие настройки и загрузить на новый сервер резервную копию базы данных.

Разработка клиент-серверного приложения с использованием Docker Compose

Теперь, когда вы знаете о том, для чего мы собираемся использовать Docker Compose, пришло время создать ваше первое клиент-серверное приложение с использованием этого инструмента. А именно, речь идёт о разработке небольшого веб-сайта (сервера) на Python, который умеет выдавать файл с фрагментом текста. Этот файл у сервера запрашивает программа (клиент), тоже написанная на Python. После получения файла с сервера программа выводит текст, хранящийся в нём, на экран.

Обратите внимание на то, что мы рассчитываем на то, что вы владеете основами Docker, и на то, что у вас уже установлена платформа Docker.

Приступим к работе над проектом.

▍1. Создание проекта

Для того чтобы построить ваше первое клиент-серверное приложение, предлагаю начать с создания папки проекта. Она должна содержать следующие файлы и папки:

Файл docker-compose.yml. Это файл Docker Compose, который будет содержать инструкции, необходимые для запуска и настройки сервисов.
Папка server. Она будет содержать файлы, необходимые для обеспечения работы сервера.
Папка client. Здесь будут находиться файлы клиентского приложения.

В результате содержимое главной папки вашего проекта должно выглядеть так:

.
├── client/
├── docker-compose.yml
└── server/
2 directories, 1 file

▍2. Создание сервера

Тут мы, в процессе создания сервера, затронем некоторые базовые вещи, касающиеся Docker.

2a. Создание файлов

Перейдите в папку server и создайте в ней следующие файлы:

Файл server.py. В нём будет находиться код сервера.
Файл index.html. В этом файле будет находиться фрагмент текста, который должно вывести клиентское приложение.
Файл Dockerfile. Это — файл Docker, который будет содержать инструкции, необходимые для создания окружения сервера.

Вот как должно выглядеть содержимое вашей папки server/:

.
├── Dockerfile
├── index.html
└── server.py
0 directories, 3 files

2b. Редактирование Python-файла.

Добавим в файл server.py следующий код:

#!/usr/bin/env python3

# Импорт системных библиотек python.
# Эти библиотеки будут использоваться для создания веб-сервера.
# Вам не нужно устанавливать что-то особенное, эти библиотеки устанавливаются вместе с Python.

import http.server
import socketserver

# Эта переменная нужна для обработки запросов клиента к серверу.

handler = http.server.SimpleHTTPRequestHandler

# Тут мы указываем, что сервер мы хотим запустить на порте 1234. 
# Постарайтесь запомнить эти сведения, так как они нам очень пригодятся в дальнейшем, при работе с docker-compose.

with socketserver.TCPServer(("", 1234), handler) as httpd:

    # Благодаря этой команде сервер будет выполняться постоянно, ожидая запросов от клиента.

   httpd.serve_forever()

Этот код позволяет создать простой веб-сервер. Он будет отдавать клиентам файл index.html, содержимое которого позже будет выводиться на веб-странице.

2c. Редактирование HTML-файла

В файл index.html добавим следующий текст:

Docker-Compose is magic!

Этот текст будет передаваться клиенту.

2d. Редактирование файла Dockerfile

Сейчас мы создадим простой файл Dockerfile, который будет отвечать за организацию среды выполнения для Python-сервера. В качестве основы создаваемого образа воспользуемся официальным образом, предназначенным для выполнения программ, написанных на Python. Вот содержимое Dockerfile:

# На всякий случай напоминаю, что Dockerfile всегда должен начинаться с импорта базового образа.
# Для этого используется ключевое слово 'FROM'.
# Здесь нам нужно импортировать образ python (с DockerHub).
# В результате мы, в качестве имени образа, указываем 'python', а в качестве версии - 'latest'.

FROM python:latest

# Для того чтобы запустить в контейнере код, написанный на Python, нам нужно импортировать файлы 'server.py' и 'index.html'.
# Для того чтобы это сделать, мы используем ключевое слово 'ADD'.
# Первый параметр, 'server.py', представляет собой имя файла, хранящегося на компьютере.
# Второй параметр, '/server/', это путь, по которому нужно разместить указанный файл в образе.
# Здесь мы помещаем файл в папку образа '/server/'.

ADD server.py /server/
ADD index.html /server/

# Здесь мы воспользуемся командой 'WORKDIR', возможно, новой для вас.
# Она позволяет изменить рабочую директорию образа.
# В качестве такой директории, в которой будут выполняться все команды, мы устанавливаем '/server/'.

WORKDIR /server/

Теперь займёмся работой над клиентом.

▍3. Создание клиента

Создавая клиентскую часть нашего проекта, мы попутно вспомним некоторые основы Docker.

3a. Создание файлов

Перейдите в папку вашего проекта client и создайте в ней следующие файлы:

Файл client.py. Тут будет находиться код клиента.
Файл Dockerfile. Этот файл играет ту же роль, что и аналогичный файл в папке сервера. А именно, он содержит инструкцию, описывающую создание среды для выполнения клиентского кода.

В результате ваша папка client/ на данном этапе работы должна выглядеть так:

.
├── client.py
└── Dockerfile
0 directories, 2 files

3b. Редактирование Python-файла

Добавим в файл client.py следующий код:

#!/usr/bin/env python3

# Импортируем системную библиотеку Python.
# Она используется для загрузки файла 'index.html' с сервера.
# Ничего особенного устанавливать не нужно, эта библиотека устанавливается вместе с Python.

import urllib.request

# Эта переменная содержит запрос к 'http://localhost:1234/'.
# Возможно, сейчас вы задаётесь вопросом о том, что такое 'http://localhost:1234'.
# localhost указывает на то, что программа работает с локальным сервером.
# 1234 - это номер порта, который вам предлагалось запомнить при настройке серверного кода.

fp = urllib.request.urlopen("http://localhost:1234/")

# 'encodedContent' соответствует закодированному ответу сервера ('index.html').
# 'decodedContent' соответствует раскодированному ��твету сервера (тут будет то, что мы хотим вывести на экран).

encodedContent = fp.read()
decodedContent = encodedContent.decode("utf8")

# Выводим содержимое файла, полученного с сервера ('index.html').

print(decodedContent)

# Закрываем соединение с сервером.

fp.close()

Благодаря этому коду клиентское приложение может загрузить данные с сервера и вывести их на экран.

3c. Редактирование файла Dockerfile

Как и в случае с сервером, мы создаём для клиента простой Dockerfile, ответственный за формирование среды, в которой будет работать клиентское Python-приложение. Вот код клиентского Dockerfile:

# То же самое, что и в серверном Dockerfile.

FROM python:latest

# Импортируем 'client.py' в папку '/client/'.

ADD client.py /client/

# Устанавливаем в качестве рабочей директории '/client/'.

WORKDIR /client/

▍4. Docker Compose

Как вы могли заметить, мы создали два разных проекта: сервер и клиент. У каждого из них имеется собственный файл Dockerfile. До сих пор всё происходящее не выходит за рамки основ работы с Docker. Теперь же мы приступаем к работе с Docker Compose. Для этого обратимся к файлу docker-compose.yml, расположенному в корневой папке проекта.

Обратите внимание на то, что тут мы не стремимся рассмотреть абсолютно все команды, которые можно использовать в docker-compose.yml. Наша главная цель — разобрать практический пример, дающий вам базовые знания по Docker Compose.

Вот код, который нужно поместить в файл docker-compose.yml:

# Файл docker-compose должен начинаться с тега версии.
# Мы используем "3" так как это - самая свежая версия на момент написания этого кода.

version: "3"

# Следует учитывать, что docker-composes работает с сервисами.
# 1 сервис = 1 контейнер.
# Сервисом может быть клиент, сервер, сервер баз данных...
# Раздел, в котором будут описаны сервисы, начинается с 'services'.

services:

  # Как уже было сказано, мы собираемся создать клиентское и серверное приложения.
  # Это означает, что нам нужно два сервиса.
  # Первый сервис (контейнер): сервер.
  # Назвать его можно так, как нужно разработчику.
  # Понятное название сервиса помогает определить его роль.
  # Здесь мы, для именования соответствующего сервиса, используем ключевое слово 'server'.

  server:
 
    # Ключевое слово "build" позволяет задать
    # путь к файлу Dockerfile, который нужно использовать для создания образа,
    # который позволит запустить сервис.
    # Здесь 'server/' соответствует пути к папке сервера,
    # которая содержит соответствующий Dockerfile.

    build: server/

    # Команда, которую нужно запустить после создания образа.
    # Следующая команда означает запуск "python ./server.py".

    command: python ./server.py

    # Вспомните о том, что в качестве порта в 'server/server.py' указан порт 1234.
    # Если мы хотим обратиться к серверу с нашего компьютера (находясь за пределами контейнера),
    # мы должны организовать перенаправление этого порта на порт компьютера.
    # Сделать это нам поможет ключевое слово 'ports'.
    # При его использовании применяется следующая конструкция: [порт компьютера]:[порт контейнера]
    # В нашем случае нужно использовать порт компьютера 1234 и организовать его связь с портом
    # 1234 контейнера (так как именно на этот порт сервер 
    # ожидает поступления запросов).

    ports:
      - 1234:1234

  # Второй сервис (контейнер): клиент.
  # Этот сервис назван 'client'.

  client:
    # Здесь 'client/ соответствует пути к папке, которая содержит
    # файл Dockerfile для клиентской части системы.

    build: client/

    # Команда, которую нужно запустить после создания образа.
    # Следующая команда означает запуск "python ./client.py".
 
    command: python ./client.py

    # Ключевое слово 'network_mode' используется для описания типа сети.
    # Тут мы указываем то, что контейнер может обращаться к 'localhost' компьютера.

    network_mode: host

    # Ключевое слово 'depends_on' позволяет указывать, должен ли сервис,
    # прежде чем запуститься, ждать, когда будут готовы к работе другие сервисы.
    # Нам нужно, чтобы сервис 'client' дождался бы готовности к работе сервиса 'server'.
 
    depends_on:
      - server

▍5. Сборка проекта

После того, как в docker-compose.yml внесены все необходимые инструкции, проект нужно собрать. Этот шаг нашей работы напоминает использование команды docker build, но соответствующая команда имеет отношение к нескольким сервисам:

$ docker-compose build

▍6. Запуск проекта

Теперь, когда проект собран, пришло время его запустить. Этот шаг нашей работы соответствует шагу, на котором, при работе с отдельными контейнерами, выполняется команда docker run:

$ docker-compose up

После выполнения этой команды в терминале должен появиться текст, загруженный клиентом с сервера: Docker-Compose is magic!.

Как уже было сказано, сервер использует порт компьютера 1234 для обслуживания запросов клиента. Поэтому, если перейти в браузере по адресу http://localhost:1234/, в нём будет отображена страница с текстом Docker-Compose is magic!.

Полезные команды

Рассмотрим некоторые команды, которые могут вам пригодиться при работе с Docker Compose.

Эта команда позволяет останавливать и удалять контейнеры и другие ресурсы, созданные командой docker-compose up:

$ docker-compose down

Эта команда выводит журналы сервисов:

$ docker-compose logs -f [service name]

Например, в нашем проекте её можно использовать в таком виде: $ docker-compose logs -f [service name].

С помощью такой команды можно вывести список контейнеров:

$ docker-compose ps

Данная команда позволяет выполнить команду в выполняющемся контейнере:

$ docker-compose exec [service name] [command]

Например, она может выглядеть так: docker-compose exec server ls.

Такая команда позволяет вывести список образов:

$ docker-compose images

Итоги

Мы рассмотрели основы работы с технологией Docker Compose, знание которых позволит вам пользоваться этой технологией и, при желании, приступить к её более глубокому изучению. Вот репозиторий с кодом проекта, который мы здесь рассматривали.

Уважаемые читатели! Пользуетесь ли вы Docker Compose в своих проектах?

Руководство по Docker Compose для начинающих