Docker Compose 是什么？半小时学会高效管理多容器应用 – wiki基地

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Docker Compose 全深度解析：半小时掌握多容器应用的高效编排

在容器化技术日益普及的今天，Docker 已经成为了开发者和运维工程师的必备工具。然而，随着项目复杂度的提升，我们往往不再满足于运行单个容器。一个典型的现代 Web 应用通常包含 Web 服务器（如 Nginx）、应用后端（如 Python/Java/Node.js）、数据库（如 MySQL/PostgreSQL）以及缓存系统（如 Redis）。

如果仅使用原生的 docker run 命令来管理这些容器，你将会面临繁琐的命令行参数、复杂的网络互联配置以及难以维护的启动顺序。Docker Compose 正是为了解决这些痛点而诞生的。

本文将通过深度解析 Docker Compose 的核心概念、配置文件语法、常用指令以及实战案例，带你快速跨越从“单容器操作”到“多容器编排”的技术鸿沟。

一、 为什么需要 Docker Compose？

在深入技术细节之前，我们先看一个实际场景。假设你需要部署一个基于 WordPress 的博客系统，它至少需要一个 PHP 容器和一个 MySQL 容器。

1.1 传统 Docker 命令的痛点

如果不使用 Compose，你可能需要执行以下步骤：

  1. 创建一个自定义的网络：docker network create my-net
  2. 启动数据库容器：docker run -d --name db --network my-net -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=password mysql:5.7
  3. 启动 WordPress 容器并连接数据库：docker run -d --name wp --network my-net -p 8080:80 -e WORDPRESS_DB_HOST=db ... wordpress

这种方式存在明显的弊端：

  • 命令冗长：参数极多，极易出错。
  • 难以维护：一段时间后，你可能忘记了当初启动容器的具体参数。
  • 环境隔离差：手动管理多个项目的网络和卷极其混乱。

1.2 Docker Compose 的优势

Docker Compose 允许用户通过一个声明式的 YAML 文件 来定义一组相关的容器服务。它的核心价值在于：

  • 基础设施即代码 (IaC)：通过文件定义架构，版本可控。
  • 一键启停：使用单个命令即可完成所有容器的创建、启动和停止。
  • 环境一致性：确保开发、测试和生产环境配置完全相同。
  • 高效的网络管理：自动创建默认网络，容器间通过服务名即可通信。

二、 Docker Compose 核心概念

要玩转 Docker Compose，必须理解其模型中的三个支柱：服务 (Service)、网络 (Network) 和 数据卷 (Volume)。

2.1 服务 (Services)

在 Compose 中，一个“服务”实际上就是一个运行中的容器镜像实例。配置文件定义了该服务使用的镜像、暴露的端口、环境变量以及与其他服务的依赖关系。

2.2 网络 (Networks)

默认情况下，Docker Compose 会为你的应用创建一个单一的网络。该项目中的所有容器都会加入这个网络，并且它们可以通过服务名作为主机名互相访问。这意味着你的 Web 应用可以直接连接到名为 db 的主机，而无需知道数据库容器的具体 IP 地址。

2.3 数据卷 (Volumes)

为了实现数据的持久化，Compose 允许你定义卷并将它们挂载到容器中。即便容器被删除并重新创建，存储在卷中的数据（如数据库文件、上传的图片）依然存在。

三、 详解 docker-compose.yml 语法

docker-compose.yml 是整个编排的核心。目前主流使用的是 Version 3 语法。下面我们剖析一个标准配置文件的结构。

3.1 基础骨架

“`yaml
version: ‘3.8’ # 建议使用最新版本

services: # 服务定义开始
web:
image: nginx:latest
ports:
– “80:80”

db:
image: postgres:13
“`

3.2 常用配置项详解

  • build: 如果你不是直接使用现成镜像，而是需要从 Dockerfile 构建，可以使用此项。
    yaml
    build:
    context: ./app # Dockerfile 所在目录
    dockerfile: Dockerfile.dev
  • environment: 设置环境变量。
    “`yaml
    environment:

    • DEBUG=true
    • DB_PASSWORD=secret
      “`
  • depends_on: 解决启动顺序问题。比如 Web 服务必须在 DB 启动后才启动。
    “`yaml
    depends_on:

    • db
      “`
  • ports: 端口映射，格式为 HOST:CONTAINER。
  • volumes: 挂载宿主机路径或命名卷。
    “`yaml
    volumes:

    • ./data:/var/lib/mysql # 绑定挂载
    • db_data:/var/lib/postgresql/data # 命名卷
      “`

四、 实战：从零构建一个多容器应用

我们将构建一个典型的 Python Flask + Redis 计数器应用。

4.1 准备应用代码

新建一个目录 counter-app，创建 app.py:

“`python
import time
import redis
from flask import Flask

app = Flask(name)
cache = redis.Redis(host=’redis’, port=6379) # 注意：这里 host 用的是服务名 redis

def get_hit_count():
retries = 5
while True:
try:
return cache.incr(‘hits’)
except redis.exceptions.ConnectionError as exc:
if retries == 0: raise exc
retries -= 1
time.sleep(0.5)

@app.route(‘/’)
def hello():
count = get_hit_count()
return f’Hello World! 我已被访问 {count} 次。\n’
“`

创建 requirements.txt:

text
flask
redis

创建 Dockerfile:

dockerfile
FROM python:3.7-alpine
WORKDIR /code
ENV FLASK_APP=app.py
ENV FLASK_RUN_HOST=0.0.0.0
RUN apk add --no-cache gcc musl-dev linux-headers
COPY requirements.txt requirements.txt
RUN pip install -r requirements.txt
COPY . .
CMD ["flask", "run"]

4.2 编写 docker-compose.yml

在同级目录下创建编排文件：

yaml
version: '3.8'
services:
web:
build: .
ports:
- "5001:5000"
volumes:
- .:/code # 代码热更新
redis:
image: "redis:alpine"

4.3 启动与验证

在终端执行：

bash
docker-compose up

你会看到 Docker 开始构建镜像、下载 Redis 并启动两者。访问 localhost:5001，刷新页面，计数器会不断增加。

五、 Docker Compose 常用命令手册

掌握以下命令，你就能应对 90% 的日常场景：

命令 用途
docker-compose up -d 后台启动所有服务（最常用）
docker-compose down 停止并删除容器、网络、镜像和挂载卷
docker-compose ps 列出当前运行的所有服务状态
docker-compose logs -f 查看容器的实时日志输出
docker-compose exec [service] sh 进入某个服务容器内部执行命令
docker-compose build 重新构建镜像（当 Dockerfile 改变时）
docker-compose restart 重启服务

提示：如果你使用的是较新版本的 Docker，可以直接使用 docker compose（不带连字符），这是 Docker 官方集成后的新命令，用法一致。

六、 进阶技巧：如何实现高效管理？

6.1 使用环境变量 (.env 文件)

不要在 docker-compose.yml 中硬编码敏感信息。创建一个 .env 文件：

text
DB_USER=admin
DB_PASS=123456
TAG=v1.2.3

在 YAML 中引用：

yaml
services:
db:
image: "mysql:${TAG}"
environment:
MYSQL_USER: ${DB_USER}

6.2 多文件配置（继承与覆盖）

在开发和生产环境下，配置往往不同。你可以创建两个文件：

  • docker-compose.yml：基础通用配置。
  • docker-compose.override.yml：开发环境特有配置（如开启 Debug）。
  • docker-compose.prod.yml：生产环境配置（如使用外部数据库）。

启动时合并：

bash
docker-compose -f docker-compose.yml -f docker-compose.prod.yml up -d

6.3 资源限制

为了防止某个容器吃光系统内存，务必限制资源：

yaml
services:
web:
deploy:
resources:
limits:
cpus: '0.50'
memory: 512M

七、 常见问题与坑点排查

7.1 数据库尚未就绪，应用启动失败

depends_on 只能保证容器启动的顺序，不能保证容器内的应用（如 MySQL）已经准备好接收连接。
解决方法：

  • 在应用代码中加入重试机制。
  • 使用脚本如 wait-for-it.sh 来检测端口状态后再启动主进程。

7.2 修改了代码，但容器里没变

如果你没有使用 volumes 挂载代码，那么每次修改代码后，必须运行 docker-compose build 重新构建镜像，否则容器运行的依然是旧版镜像。

7.3 网络冲突

如果你的机器上运行了多个 Compose 项目，且在不同的项目中使用相同的 subnet，可能会冲突。Docker Compose 默认会根据文件夹名称生成前缀（如 project1_default），通常可以避免此问题，但在复杂内网环境下建议显式定义网络段。

八、 总结：从现在开始编排

Docker Compose 并不是什么高深莫测的黑科技，它本质上是一个简化版的工作流脚本。它将散落在各处的 Docker 命令聚合在一起，形成了一个逻辑整体。

通过本文的学习，你已经掌握了：

  1. 声明式配置：通过 YAML 定义复杂系统。
  2. 服务发现：容器间通过名字优雅通信。
  3. 生命周期管理：一键管理整个集群的启停。

在实际开发中，建议从最简单的两容器结构（App + DB）开始尝试。你会发现，当你习惯了 docker-compose up 之后，再也回不去那个手动敲 docker run 的时代了。容器化协作的魅力，正是在于这种“万物皆配置”的秩序感。

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