服务容器化和Docker Compose部署

在面对复杂的分布式微服务应用时，传统的手工的基于物理机或虚拟机的部署方式效率低下且容易出错；Docker容器技术的出现，提供了一种可靠的打包和交付微服务的机制；另外向K8s这样的容器云平台的引入，可以进一步简化分布式微服务的部署和管理；通过K8s可以做到一键部署整个微服务应用，也可以一键扩容微服务应用；因此业界开始提出云原生Cloud Native架构理念，也就是说应用开发不仅要用微服务的方式组织架构，而且在架构上一开始就要考虑直接面向容器云环境部署。微服务架构和云原生架构相辅相成，微服务若离开了容器或容器云，部署和运维效率就会大打折扣

本地开发部署架构和需求

本地IDE部署架构
- 各服务对应不同端口
软件需求
- SwitchHosts
- SkyWalking 6.1.0：配置agent.service_name、collector.backend_service
- MySQL 5.7
- 阿里云邮箱账户：用于校验功能

手工服务部署和测试

部署步骤

清理释放内存
- 活动监控器
- 关闭Docker等大进程
部署数据库
- staffjoy_account
- staffjoy_company
部署SkyWalking
- bin/startup.sh(字节码注入的方式运行)
- IDE设置skywalking-agent
  - VM options: -javaagent:D:\apache-skywalking-apm-bin\agent
  - Environment variables: SW_AGENT_NAME:account-svc

部署服务

本地机密数据配置
- config/*.yml
faraday网关配置review

mappings:
    -
    name: faraday_route
    host: faraday.staffjoy-v2.local
    destinations: httpbin.org
    -
    name: account_route
    host: account.staffjoy-v2.local
    destinations: localhost:8081
    -
    name: company_route
    host: company.staffjoy-v2.local
    destinations: localhost:8082
    -
    name: ical_route
    host: ical.staffjoy-v2.local
    destinations: localhost:8083
    -
    name: whoami_route
    host: whoami.staffjoy-v2.local
    destinations: localhost:8084
    timeout:
        connect: 10000
        read: 10000
    -
    name: superpowers_route
    host: superpowers.staffjoy-v2.local
    destinations: localhost:8085
    -
    name: www_route
    host: www.staffjoy-v2.local
    destinations: localhost:8086
    -
    name: myaccount_route
    host: myaccount.staffjoy-v2.local
    destinations: localhost:9000
    -
    name: app_route
    host: app.staffjoy-v2.local
    destinations: localhost:9001

启动顺序：mail -> bot -> account -> company -> www -> whoami -> faraday

部署单页应用(staffjoy/frontend下的app和myaccount)
- npm install
- npm start
启用SwitchHosts
- hosts文件是用于本地DNS服务的，采用 [ip 域名] 的格式卸载一个文本文档中，作用是将一些常用的网址域名与其对应的ip地址建立一个关联数据库：当用户在浏览器中输入一个网址时，系统会首先自动从hosts文件中寻找对应的ip地址，一旦找到会立即打开对应网页，若没找到则再会将网址提交DNS域名解析服务器进行ip地址的解析
```
127.0.0.1 account.staffjoy-v2.local
127.0.0.1 faraday.staffjoy-v2.local
127.0.0.1 myaccount.staffjoy-v2.local
127.0.0.1 whoami.staffjoy-v2.local
127.0.0.1 www.staffjoy-v2.local
127.0.0.1 ical.staffjoy-v2.local
127.0.0.1 staffjoy-v2.local
127.0.0.1 app.staffjoy-v2.local
127.0.0.1 company.staffjoy-v2.local
```

测试步骤
- 浏览器访问 www.staffjoy-v2.local
- 校验业务流程：注册管理员和公司，登录；注册雇员，登录；排班
  - 输入邮箱->邮箱点击激活链接->设置密码、全名、手机号->设置公司名、地址->跳转到app.staffjoy-v2.local
  - 创建雇员->设置雇员全名、邮箱、手机号->雇员到邮箱激活->雇员完善密码->跳转到myaccount.staffjoy-v2.local
  - logout->管理员登录->SETTINGS->Add New Job->SCHEDULER->选择日期、时间、雇员和Job->Publish Week
- 校验cookie
  - chrome dev tools->Application->Cookies
  - name为staffjoy-faraday，value为JWT令牌
- 校验DB

SkyWalking调用链监控实验

测试步骤
- 浏览器访问dashboard
  - http://localhost:8080
  - admin/admin
- 校验拓扑图
- 校验仪表盘
- 校验追踪
- 结束清理
  - 关闭服务
  - 关闭单页应用
  - 关闭SkyWalking(jps)

Docker和Docker Compose简介

容器用途
- 标准化打包机制：由容器镜像技术实现
- 隔离：由linux control groups、namespace技术实现
- 标准化部署：容器在软件应用和操作系统之间引入一层抽象，一方面保证部署时环境的一致性，另一方面使大规模标准化部署称为可能。这就是为什么在docker容器技术出现之前很难做到标准化部署，发布平台一般和具体语言和技术栈绑定，如java的tomcat部署方式和python、ruby要开发不同的发布工具；容器技术出现后，像k8s这些和应用无关的标准化发布平台开始出现，发布可以统一，不需要为语言栈、框架开发单独的发布工具，可以用统一的平台来进行部署
OS & Kernel 操作系统和内核
- User Space：User Progress/Applications/Programs 用户空间，调用内核空间的功能
- Kernel Space：Operating System：Kernel 管理硬件，调度进程
- Hardware：Memory - Disk - Network Interface - CPU

虚拟机和容器

虚拟机：由硬件虚拟化和内核虚拟化共同实现，在宿主机操作系统或物理机硬件基础上，通过引入Hypervisor来创建一层虚拟化的硬件，可以虚拟出cpu、磁盘、网卡等，这之上再运行guest操作系统；隔离性较好，是一种强隔离性机制，但是比较重量，启动较慢，消耗资源多
容器：直接构建于宿主机操作系统之上，共享宿主机操作系统的内核，只引入了少量的guest os的部分，所以容器相对比较轻量；隔离性不如虚拟机，是一种软件隔离，但是轻量、启动快、消耗资源少；在同一个物理机上能启动的容器数量远远多于虚拟机数量

虚拟机
Application	容器
Bins/Libs	Application
Guest OS	Bins/Libs
Hypervisor	Minimal Guest OS
	Container Engine
Host OS	Host OS
Hardware	Hardware

Docker容器核心技术
- 容器主要基于linux内核的一些机制实现
- Linux Kernel
  - CGroups(控制容器对cpu和内存资源的使用量): cpu, cpuset, memory, device
  - Networking(实现容器网络的底层技术，包括虚拟网卡、虚拟网桥、iptables这些技术): veth, bridge, iptables
  - Namespaces(控制每个容器都有相互隔离的进程、文件系统、网络等空间): PID, MNT, IPC, UTS, NET
  - Storage(存储驱动): Device Mapper, Btrfs, Aufs
容器镜像
- 可认为是一个固化的操作系统，不同于宿主机上的完整的操作系统(包括文件系统、二进制库、内核)，容器的操作系统只包含文件系统和二进制库，是共享宿主机操作系统内核的
- 容器镜像采用分层的方式来组织
  - 底层基础镜像Base Image，是容器所采用的操作系统，如Ubuntu，可以和宿主机的操作系统不一样，但是它们共享宿主机操作系统的内核
  - 基础镜像之上可以有多层镜像，如JDK依赖层
  - 之上可以包含Java应用程序的二进制文件的依赖层等
  - 容器镜像的分层组织形式也被称为洋葱头文件系统，这种方式可以很方便的实现镜像层的重用：如果两个容器底层镜像相同，镜像层可以有一个唯一的hash值来标识，可以共用这个镜像层，大大节省存储和传输的开销
Docker架构
- Docker client
  - 指挥docker执行操作的命令行工具，可在本地或远程操作
  - docker build：可根据dockerfile构建镜像
  - docker pull：从镜像仓库拉去镜像
  - docker run：运行容器
- Docker host
  - 驻有Docker daemon，接收docker client的指令，执行拉取镜像、缓存、启动、运行、管理容器、生成镜像这些操作
  - Images
  - Containers
- Docker registry
  - 集中存储容器镜像的仓库，官方的就是dockerhub，也可自建私有的仓库
- 流程举例：
  - 用户通过docker client运行docker run helloworld
  - docker host上的daemon接收到运行命令会先到本地缓存查找helloworld镜像，若无则去docker registry拉取，然后做本地缓存；有了镜像后就会创建并启动容器，最后执行容器里面的命令
Docker Compose
- docker主要用于运行单容器应用，docker compose用于定义和运行多容器应用的工具
- 使用docker compose可以将多容器应用的部署架构规范在一个yml文件里面，如一个比较复杂的微服务依赖的整个依赖关系、部署架构规范在一个docker-compose.yml文件里面
- 通过docker-compose up一键的方式启动整个应用，也可通过docker-compose down一键销毁整个应用
- 主要适用于开发测试环境，可用来运行微服务快速部署和测试，对于生产环境则应该使用k8s这些生产级的容器云平台

容器镜像构建Dockerfile解析

Account服务Dockerfile

# 构建用基础镜像
FROM java:8-jdk-alpine

# 将maven build生成的jar包拷贝到镜像的/usr/app/目录下
COPY ./target/account-svc-1.0.0.jar /usr/app/

# 设置工作目录
WORKDIR /usr/app

RUN sh -c 'touch account-svc-1.0.0.jar'

# 容器启动后，如何运行account service
ENTRYPOINT ["java", "-jar", "account-svc-1.0.0.jar"]

MyAccount单页应用Dockerfile

两阶段构建：单页应用的构建先要生成静态资源，然后拷贝到nginx里

# 构建用的基础镜像
FROM node:alpine as builder
# 设置工作目录
WORKDIR '/build'
# 将单页应用源代码、构建需要的资源、第三方依赖拷贝到镜像中
COPY myaccount ./myaccount
COPY resources ./resources
COPY third_party ./third_party

# 设置工作目录
WORKDIR '/build/myaccount'

# 构建：安装reactJs需要的依赖
RUN npm install
# 构建：构建node-sass
RUN npm rebuild node-sass
# 构建：生成静态html和js文件
RUN npm run build

RUN ls /build/myaccount/dist

# 换新的基础镜像
FROM nginx
# 暴露80端口
EXPOSE 80
# 把生成的builder资源拷贝到nginx镜像里
COPY --from=builder /build/myaccount/dist /usr/share/nginx/html

Docker Compose部署文件解析

Docker Compose部署架构
- 用IDE时每个服务用不同的端口，如果用docker compose的方式：微服务、前端应用、网关都用的是80端口，因为docker compose环境内部有独立的网络，这些微服务可以认为是独立的小型虚拟环境，有自己的网络栈，所有每个都可以用相同的端口，不会有冲突

部署文件解析

.env 放私密配置

SPRING_PROFILES_ACTIVE=test
SERVER_PORT=80
EMAIL_SERVICE_ENDPOINT=http://email-service
COMPANY_SERVICE_ENDPOINT=http://company-service
ACCOUNT_SERVICE_ENDPOINT=http://account-service
BOT_SERVICE_ENDPOINT=http://bot-service
SMS_SERVICE_ENDPOINT=http://sms-service
SENTRY_DSN=https://[email protected]/1380198
SIGNING_SECRET=secret
INTERCOM_ACCESS_TOKEN=YOUR_INTERCOM_ACCESS_TOKEN
INTERCOM_APP_ID=TBD
INTERCOM_SIGNING_SECRET=TBD
ALIYUN_ACCESS_KEY=YOUR_ALIYUN_ACCESS_KEY
ALIYUN_ACCESS_SECRET=YOUR_ALIYUN_ACCESS_SECRET
RECAPTCHA_PUBLIC=test-recaptcha-public
RECAPTCHA_PRIVATE=test-recaptcha-private
ACCOUNT_DATASOURCE_URL=jdbc:mysql://host.docker.internal:3306/staffjoy_account?useUnicode=true&characterEncoding=utf-8
ACCOUNT_DATASOURCE_USERNAME=root
ACCOUNT_DATASOURCE_PASSWORD=root
COMPANY_DATASOURCE_URL=jdbc:mysql://host.docker.internal:3306/staffjoy_company?useUnicode=true&characterEncoding=utf-8
COMPANY_DATASOURCE_USERNAME=root
COMPANY_DATASOURCE_PASSWORD=root

docker-compose.yml

version: '3.7'

services:
account-service:
    build: ./account-svc  # dockerfile路径，用于做构建
    image: boboweike/account-svc  # 构建产生的镜像名称
    environment:  # 环境变量
    - SPRING_PROFILES_ACTIVE
    - SERVER_PORT
    - SIGNING_SECRET
    - SENTRY_DSN
    - EMAIL_SERVICE_ENDPOINT
    - COMPANY_SERVICE_ENDPOINT
    - BOT_SERVICE_ENDPOINT
    - INTERCOM_ACCESS_TOKEN
    - ACCOUNT_DATASOURCE_URL
    - ACCOUNT_DATASOURCE_USERNAME
    - ACCOUNT_DATASOURCE_PASSWORD
    depends_on:  # 服务之间依赖的指定
    - bot-service
    - email-service
    networks:  # 网络配置
    - internal_access
    - external_access # db access

...

faraday-service:
    build: ./faraday
    image: boboweike/faraday-svc
    ports:
    - 80:80  # 不仅内部有80端口，还要向外暴露80端口
    environment:
    - SPRING_PROFILES_ACTIVE
    - SERVER_PORT
    - SENTRY_DSN
    - SIGNING_SECRET
    depends_on:
    - account-service
    - company-service
    - www-service
    - whoami-service
#      - ical-service # commented for demo
    - myaccount-service
    - app-service
    networks:
    - internal_access
    - external_access


myaccount-service:
    build:
    context: ./frontend
    dockerfile: myaccount/Dockerfile
    image: boboweike/myaccount-spa
    networks:
    - internal_access

...

networks:
internal_access:
    internal: true
external_access:

将Staffjoy部署到本地Docker Compose环境

Docker Desktop for Mac/Win

下载安装：https://docs.docker.com/docker-for-windows/install/
download example

git clone https://github.com/docker/doodle.git

Build & tag一个docker镜像

cd doodle\cheers2019
docker build -t wnzhong/cheers2019

run container

docker run -it --rm wnzhong/cheers2019

share image on Docker Hub

docker login
docker push wnzhong/cheers2019

构建和部署
- 镜像构建
  - mvn clean package -DskipTests
  - docker-compose build
  - docker images
- 部署MySQL数据库
  - staffjoy_account
  - staffjoy_company
- 部署Staffjoy
  - docker-compose up
  - docker-compose ps
- 启用SwitchHosts
- 校验Staffjoy
- 清理
  - docker-compose down

SpringBoot + Kubernetes云原生微服务实践 - (8) 服务容器化和Docker Compose部署

服务容器化和Docker Compose部署

本地开发部署架构和需求

手工服务部署和测试

SkyWalking调用链监控实验

Docker和Docker Compose简介

容器镜像构建Dockerfile解析

Docker Compose部署文件解析

将Staffjoy部署到本地Docker Compose环境

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