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概念

什么是“傳統(tǒng)”應(yīng)用？

并沒(méi)有一個(gè)特定的定義能夠描述所有的傳統(tǒng)應(yīng)用，但它們有一些共同的特性：

• 使用本地文件系統(tǒng)來(lái)持久化存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)文件和應(yīng)用的文件混合在一起。

• 在同一個(gè)服務(wù)器上運(yùn)行很多服務(wù)，比如 MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)，Redis 服務(wù)器，nginx web 服務(wù)器，一個(gè) Ruby on Rails 應(yīng)用，以及一大堆定時(shí)任務(wù)

• 使用大雜燴式的腳本和手工流程進(jìn)行安裝和升級(jí)（文檔也很簡(jiǎn)陋）。

• 配置是存儲(chǔ)在文件里的，通常散落在多個(gè)位置，并與應(yīng)用的文件混在一起。

• 進(jìn)程間的通信是借助本地文件系統(tǒng)進(jìn)行的（比如在磁盤(pán)上放一個(gè)文件，另一個(gè)進(jìn)程來(lái)讀取），而不是TCP/IP。

• 按照單個(gè)服務(wù)器上只運(yùn)行一個(gè)應(yīng)用的示例的方式來(lái)設(shè)計(jì)的。

傳統(tǒng)應(yīng)用的缺點(diǎn)

• 自動(dòng)化部署很困難。

• 如果需要運(yùn)行應(yīng)用的多個(gè)不同的實(shí)例，很難讓多個(gè)實(shí)例在同一個(gè)服務(wù)器上“共存”。

• 如果服務(wù)器停機(jī)，由于需要手工流程所以需要較長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)恢復(fù)。

• 部署新版本的過(guò)程基本是手動(dòng)的，或者大部分是手動(dòng)的，難以回滾。

• 很有可能測(cè)試環(huán)境與生產(chǎn)環(huán)境有較大差異，導(dǎo)致一些生產(chǎn)環(huán)境問(wèn)題不能在測(cè)試期間發(fā)現(xiàn)。

• 很難通過(guò)增加新的實(shí)例來(lái)進(jìn)行橫向擴(kuò)展。

什么是容器化？

將應(yīng)用“容器化”的過(guò)程，就是讓?xiě)?yīng)用能夠運(yùn)行在 Docker 容器或類(lèi)似技術(shù)中，它們能將操作系統(tǒng)環(huán)境和應(yīng)用封裝在一起（完整的系統(tǒng)鏡像）。由于容器能給應(yīng)用提供近似于完整系統(tǒng)的環(huán)境，這就為在不修改，或者少量修改應(yīng)用的情況下，對(duì)應(yīng)用的部署進(jìn)行現(xiàn)代化改造提供了一種思路。這也是應(yīng)用的架構(gòu)持續(xù)能保持“云友好”的基礎(chǔ)。

容器化的好處

• 部署容易多了：使用新的容器鏡像直接替換整個(gè)老版本。

• 自動(dòng)化部署也相對(duì)容易，甚至可以完全由 CI（Continuous Integration, 持續(xù)集成）來(lái)驅(qū)動(dòng)。

• 部署失敗時(shí)的回滾只要切換到之前的鏡像。

• 應(yīng)用升級(jí)非常容易，因?yàn)楝F(xiàn)在沒(méi)有可能出錯(cuò)的“中間步驟”了（不管它是否影響整個(gè)部署過(guò)程的成功）。

• 相同的容器鏡像可以在不同的環(huán)境中充分測(cè)試，再直接部署到生產(chǎn)環(huán)境。這可以確保測(cè)試態(tài)與生產(chǎn)態(tài)的產(chǎn)品是完全一致的。

• 系統(tǒng)更容易從宕機(jī)中恢復(fù)，因?yàn)榭梢匝杆僭谛掠布Y源上啟動(dòng)裝有這個(gè)應(yīng)用的新容器，并附加到同一數(shù)據(jù)源上。

• 開(kāi)發(fā)人員能在本地以容器的形式，在更逼真的環(huán)境里測(cè)試新功能。

• 硬件資源的利用更高效，在單一主機(jī)上現(xiàn)在可以運(yùn)行多個(gè)容器應(yīng)用，而以前不能。

• 容器化是支持零停機(jī)升級(jí)、金絲雀部署、高可用和橫向擴(kuò)展的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

容器化之外的選擇

• 用 Puppet 和 Chef 之類(lèi)的配置管理工具，能解決一部分的“傳統(tǒng)”問(wèn)題，比如環(huán)境一致性等。但它們不能支持“原子”部署，以及對(duì)應(yīng)用+環(huán)境的完整回滾。而一種無(wú)法方便回滾的部署方案，仍然會(huì)在部署中途充滿風(fēng)險(xiǎn)。

• 虛擬機(jī)鏡像是能實(shí)現(xiàn)部分上述能力的另一種方法，而且在有些情形中，相對(duì)于容器，使用完整的虛機(jī)進(jìn)行“原子地”部署會(huì)更合適。但使用虛機(jī)的主要問(wèn)題是，它對(duì)硬件的利用率更低效。因?yàn)樘摍C(jī)需要一些獨(dú)占的資源（CPU、內(nèi)存和磁盤(pán)等），而容器之間可以共享主機(jī)的資源。

如何容器化

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一、準(zhǔn)備工作

列出存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的文件系統(tǒng)位置

由于部署新版本應(yīng)用是通過(guò)替換 Docker 鏡像實(shí)現(xiàn)的，所以任何持久化的數(shù)據(jù)都應(yīng)該存儲(chǔ)在容器之外。如果運(yùn)氣不錯(cuò)的話，可能遇到應(yīng)用已經(jīng)將所有數(shù)據(jù)都寫(xiě)入了特定位置，不過(guò)多數(shù)傳統(tǒng)應(yīng)用常將它們的數(shù)據(jù)往磁盤(pán)上到處亂寫(xiě)，還有可能與應(yīng)用本身的文件混在一起。Docker 的可加載存儲(chǔ)卷（volume）讓主機(jī)的文件系統(tǒng)能暴露給容器用作特定路徑，這樣數(shù)據(jù)可以在容器之間留存。所以，我們無(wú)論是哪種情況，我們都需要列出用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的位置。

現(xiàn)在你可以考慮考慮讓?xiě)?yīng)用里所有輸出的數(shù)據(jù)寫(xiě)入到文件系統(tǒng)的同一目錄去了，這樣能明顯簡(jiǎn)化容器化版本的部署工作。不過(guò)，如果修改應(yīng)用難以達(dá)成，這也并不是必須的。

找出會(huì)隨部署環(huán)境變化的配置數(shù)據(jù)

為了確保一致性，同一個(gè)鏡像要在多套環(huán)境中使用（比如，測(cè)試和生產(chǎn)），因此必須要列出所有在不同環(huán)境中會(huì)變化的配置值，在啟動(dòng)容器的時(shí)刻再設(shè)置值。容器中的程序到時(shí)候可以從環(huán)境變量，或者從配置文件中獲取這些配置的值。

你可以現(xiàn)在就考慮修改應(yīng)用并支持從環(huán)境變量中讀取配置，以便簡(jiǎn)化容器化的過(guò)程。同樣的，如果不好修改應(yīng)用，這也是不一定是必要的。

找出容易移出去的服務(wù)

在同一機(jī)器上，我們的應(yīng)用可能要依賴(lài)一些其他服務(wù)，它們?nèi)绻?dú)立性比較高、使用 TCP/IP 通信，就很容易能移出去。舉例來(lái)說(shuō)，如果在同一機(jī)器上運(yùn)行 MySQL 或 PostgreSQL 數(shù)據(jù)庫(kù)，或者類(lèi)似 Redis 的緩存，那就容易移出去了。可能同時(shí)還需要調(diào)整配置，才能支持指定機(jī)器名（hostname）和端口（port）而不是直接認(rèn)為應(yīng)用運(yùn)行在 localhost。

二、創(chuàng)建容器鏡像

創(chuàng)建用于安裝應(yīng)用的 Dockerfile

如果已經(jīng)有基于腳本或者 Chef、Puppet 之類(lèi)的配置管理工具的自動(dòng)化安裝能力，那這個(gè)過(guò)程就很簡(jiǎn)單了。挑選一個(gè)喜歡的系統(tǒng)鏡像、安裝所有依賴(lài)，然后運(yùn)行自動(dòng)化腳本就行了。

如果目前的安裝過(guò)程是手動(dòng)的，就需要寫(xiě)一些腳本了。不過(guò)，由于鏡像的狀態(tài)是已知的，在這兒編寫(xiě)腳本要比基于可能存在不一致性的原生系統(tǒng)來(lái)的容易。

如果提前找出了要移出去的服務(wù)，那么在腳本里就不應(yīng)該安裝它們了。

下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的示例 Dockerfile：

# 基于官方 Ubuntu 16.04 Docker 鏡像
FROM ubuntu:16.04
# 安裝所依賴(lài)的 Ubuntu 軟件包
RUN apt-get install -y <REQUIRED UBUNTU PACKAGES> \ 
   && apt-get clean \ 
   && rm -rf /var/lib/apt/lists/*
# 將應(yīng)用的文件復(fù)制到鏡像里
ADD . /app
# 運(yùn)行安裝腳本
RUN /app/setup.sh
# 切換到應(yīng)用的目錄
WORKDIR /app
# 指定應(yīng)用的啟動(dòng)腳本
COMMAND /app/start.sh

制作用于配置的啟動(dòng)腳本

如果應(yīng)用已經(jīng)在使用環(huán)境變量中讀取配置值了，那這一步可以跳過(guò)了。如果要從文件里讀取特定環(huán)境相關(guān)的配置值，那啟動(dòng)腳本就要能從環(huán)境變量里讀取配置值，并將這些值更新到配置文件中去。

這里有一個(gè)啟動(dòng)腳本的例子：

#!/usr/bin/env bash
set -e
# 把環(huán)境變量 $MYAPPCONFIG 的值添加到配置文件中
cat >>/app/config.txt <<END
my_app_config = "${MYAPPCONFIG}"
END
# 用環(huán)境變量 $MYAPPARG 作為應(yīng)用的啟動(dòng)參數(shù)
/app/bin/my-app --my-arg="${MYAPPARG}"

推送鏡像

鏡像生成之后（使用 docker build），需要推送到 Docker 倉(cāng)儲(chǔ)（Registry）中才能從部署機(jī)器上拉取到（如果要在生成鏡像的同一臺(tái)機(jī)器上運(yùn)行，就不需要）。

可以使用 Docker Hub 來(lái)存儲(chǔ)鏡像（用付費(fèi)賬號(hào)可以創(chuàng)建私有倉(cāng)庫(kù)），大多數(shù)云服務(wù)商也提供容器倉(cāng)儲(chǔ)（比如 Amazon ECR）。

給鏡像設(shè)置標(biāo)簽（比如 docker tag myimage mycompany/myimage:mytag）之后，就可以推送到倉(cāng)庫(kù)了（比如 docker push mycompany/myimage:mytag）。每次在應(yīng)用新版本生成鏡像時(shí)打上新的標(biāo)簽，這樣既能明確當(dāng)前所運(yùn)行的版本，還能保留舊版本的鏡像以便回滾。

三、如何部署

部署容器是個(gè)很大的話題，接下來(lái)只關(guān)注直接使用 docker 命令運(yùn)行容器的部分。在現(xiàn)實(shí)世界中，應(yīng)該考慮使用 docker-compose（對(duì)于所有容器都運(yùn)行在同一機(jī)器上的簡(jiǎn)單情形）和 Kubernetes （在集群中編排容器）之類(lèi)的工具。

被移出來(lái)的服務(wù)

提前移出來(lái)的服務(wù)可以運(yùn)行在單獨(dú)的 Docker 容器中，然后鏈接（link）到我們的應(yīng)用所在容器。另外，還可以用云上托管的服務(wù)。舉個(gè)例子，在 AWS 上，可以使用 RDS 作為數(shù)據(jù)庫(kù)、用 Elasticache 作為緩存，這樣可以極大地簡(jiǎn)化你的工作，因?yàn)樗麄兡転槟憬鉀Q后期維護(hù)，高可用和備份等需求。

運(yùn)行 Postgres 數(shù)據(jù)庫(kù)容器的例子：

docker run -d \
    --name db \
    -v /usr/local/postgresql/data:/var/lib/postgresql/data \
    postgres

容器化之后的應(yīng)用

要在 Docker 容器中運(yùn)行一個(gè)應(yīng)用，只要用一個(gè)命令行：

docker run -d \
    -p 8080:80 \
    --name myapp \
    -v /usr/local/myappdata:/var/lib/myappdata \
    -e MYAPPCONFIG=myvalue \
    -e MYAPPARG=myarg \
    --link db:db \
    myappimage:mytag

其中的 -p 參數(shù)將容器里的 80 端口公開(kāi)并映射到主機(jī)上的 8080 端口，-v 參數(shù)設(shè)置要在容器里加載的、用于持久化數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)卷（格式是 主機(jī)上的路徑:容器中的路徑）-e 參數(shù)設(shè)置一個(gè)用于配置的環(huán)境變量值（這些參數(shù)可以指定多次，從而設(shè)置多個(gè)卷和環(huán)境變量），而 --link參數(shù)將數(shù)據(jù)庫(kù)所在容器以鏈接的方式傳入，這樣應(yīng)用就可以與數(shù)據(jù)庫(kù)通信了。容器會(huì)根據(jù) Dockerfile 中的 COMMAND 指令指定的腳本來(lái)啟動(dòng)。

對(duì)應(yīng)用進(jìn)行升級(jí)

如果要升級(jí)到應(yīng)用的新版本，只要停掉舊版的容器（比如 docker rm -f myapp），并用新的鏡像標(biāo)簽啟動(dòng)新的容器就可以了（可能有短暫的停機(jī)時(shí)間）。回滾操作也類(lèi)似，只要換用舊版的鏡像標(biāo)簽。

更多相關(guān)考量

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“init” 進(jìn)程（PID 1）

傳統(tǒng)應(yīng)用通常有多個(gè)進(jìn)程，如果沒(méi)有 “init” 守護(hù)進(jìn)程（PID 1）的清理，就容易出現(xiàn)孤兒進(jìn)程（orphan processes）發(fā)生累積的情況了。Docker 默認(rèn)并不提供這樣的守護(hù)進(jìn)程，所以推薦自己用 ENTRYPOINT 在 Dockerfile 里添加一個(gè)。dumb-init 是眾多初始守護(hù)進(jìn)程中的比較輕量級(jí)的一個(gè)。phusion/baseimage 是一個(gè)包含 init 初始守護(hù)進(jìn)程和其他一些服務(wù)的全功能基準(zhǔn)鏡像。 請(qǐng)查看我們博客上關(guān)于這個(gè)主題的文章：Docker 守護(hù)進(jìn)程：PID-1, 孤兒進(jìn)程, 僵尸進(jìn)程和信號(hào)。

守護(hù)進(jìn)程和定時(shí)任務(wù)

在使用 Docker 容器時(shí)，一般只會(huì)在每個(gè)容器中運(yùn)行一個(gè)進(jìn)程。理想情況下，所有守護(hù)進(jìn)程和定時(shí)任務(wù)都應(yīng)該移到其他容器中去，不過(guò)對(duì)于傳統(tǒng)應(yīng)用來(lái)，這也不一定都行得通，主要是經(jīng)常要求對(duì)應(yīng)用進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。要運(yùn)行多個(gè)進(jìn)程也不是一定不行，但確實(shí)會(huì)需要一些額外的一些配置，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)鏡像里并不包含進(jìn)程管理和調(diào)度能力。小型進(jìn)程管理程序，比如 runit，比 systemd 之類(lèi)的完整功能的子系統(tǒng)更適合在容器中用。phusion/baseimage 是一個(gè)包含 runit 和定時(shí)能力和其他一些服務(wù)的全功能基準(zhǔn)鏡像。

存儲(chǔ)卷的權(quán)限

在容器里，所有進(jìn)程通常都以 root 身份運(yùn)行（不過(guò)也不是必須的）。傳統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)用戶的需求通常復(fù)雜一些，可能要用其他用戶來(lái)運(yùn)行（或者用不同的用戶運(yùn)行多個(gè)進(jìn)程）。這可能給存儲(chǔ)卷的使用帶來(lái)一些麻煩，因?yàn)?Docker 默認(rèn)讓加載的卷的所有權(quán)指向 root，也就是說(shuō)非 root 進(jìn)程就不能寫(xiě)入到這些卷了。有兩個(gè)方法可以解決這個(gè)問(wèn)題：

第一種方式是在在創(chuàng)建容器之前，先在主機(jī)上創(chuàng)建好目錄，由有正確的 UID/GID 的用戶持有所有權(quán)。注意，由于容器里和主機(jī)上的用戶不能匹配，所以需要用容器里用戶的 UID/GID，而不僅僅是用戶名要一致。

另一種方式是在容器里，在啟動(dòng)過(guò)程中調(diào)整加載點(diǎn)的所有權(quán)。這就需要在切換到用來(lái)啟動(dòng)應(yīng)用的非 root 用戶之前，還在以 root 身份運(yùn)行期間處理。

數(shù)據(jù)庫(kù)遷移

數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)遷移在部署工作中經(jīng)常是一大挑戰(zhàn)，因?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)通常與應(yīng)用是嚴(yán)格耦合的，這對(duì)遷移的時(shí)機(jī)提出了要求，而且這也讓回滾到舊版本變得更難，因?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)遷移并不一定容易回滾。

完成這種遷移的方法是引入一個(gè)過(guò)渡步驟。如果需要對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)做出與舊版本不兼容的變更，那就將這個(gè)變更分為兩次部署。比如，如果想將數(shù)據(jù)移到另一處，兩個(gè)步驟是：

將數(shù)據(jù)同時(shí)寫(xiě)入舊的位置和的位置，并只從新的位置讀取。這意味著，如果把應(yīng)用回滾到前一個(gè)版本，在回滾之前新產(chǎn)生的新數(shù)據(jù)是不會(huì)丟的。

不再向舊的位置寫(xiě)入數(shù)據(jù)。 要注意的是，如果希望部署期間沒(méi)有停機(jī)時(shí)間，就意味著在同一時(shí)間會(huì)有應(yīng)用的多個(gè)版本在運(yùn)行，相應(yīng)的也會(huì)帶來(lái)更多挑戰(zhàn)。

數(shù)據(jù)備份

對(duì)容器化的應(yīng)用進(jìn)行備份通常比較簡(jiǎn)單。數(shù)據(jù)文件可以從主機(jī)上備份，而不需要擔(dān)心數(shù)據(jù)會(huì)與應(yīng)用程序的文件混在一起，因?yàn)樗鼈円呀?jīng)嚴(yán)格地分開(kāi)了。如果將數(shù)據(jù)庫(kù)遷移到了像 RDS 這樣的托管服務(wù)，他們就會(huì)處理好備份（至少自己的工作會(huì)簡(jiǎn)化一些）。

遷移已有數(shù)據(jù)

在生產(chǎn)環(huán)境中，要把現(xiàn)有應(yīng)用遷向容器化的版本，就需要對(duì)舊的已有數(shù)據(jù)進(jìn)行遷移。這個(gè)工作往往因地制宜，不過(guò)最簡(jiǎn)單的就是停掉舊版本，把數(shù)據(jù)備份直接恢復(fù)給新版本用。這個(gè)過(guò)程應(yīng)該提前做好，也不可避免地會(huì)需要一定的停機(jī)時(shí)間。

到此，關(guān)于“怎么創(chuàng)建用于安裝應(yīng)用的Dockerfile”的學(xué)習(xí)就結(jié)束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實(shí)踐的搭配能更好的幫助大家學(xué)習(xí)，快去試試吧！若想繼續(xù)學(xué)習(xí)更多相關(guān)知識(shí)，請(qǐng)繼續(xù)關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)-成都網(wǎng)站建設(shè)公司網(wǎng)站，小編會(huì)繼續(xù)努力為大家?guī)?lái)更多實(shí)用的文章！

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