多容器應用程式

目錄

到目前為止，你一直在處理單容器應用程式。現在，你將要把 MySQL 加入到應用程式堆疊中。這時通常會產生一個疑問：「MySQL 要在哪裡執行？是把它安裝在同一個容器中，還是分開執行？」一般而言，每個容器應該只做一件事，並且把它做好。以下是將容器分開執行的幾個原因：

  • 很有可能你需要對 API 和前端進行不同於資料庫的擴展（Scale）。
  • 獨立的容器讓你能夠隔離地進行版本控制和版本更新。
  • 雖然你在本地端開發時可能會使用容器來執行資料庫，但在生產環境中，你可能更傾向於使用受管資料庫服務。那樣一來，你就不需要把資料庫引擎與應用程式打包在一起部署。
  • 執行多個處理序（Process）需要一個處理序管理器（因為容器預設只啟動一個處理序），這會增加容器啟動和關閉的複雜度。

除此之外還有更多理由。因此，如同下方的圖示，將應用程式拆分為多個容器執行是最好的做法。

Todo App connected to MySQL container

容器網路

請記住，容器預設是隔離的，它們對同一台機器上的其他處理序或容器一無所知。那麼，該如何讓一個容器與另一個容器通訊呢？答案就是網路（Networking）。只要將兩個容器放置在同一個網路中，它們就能夠互相通訊。

啟動 MySQL

將容器加入網路有兩種方式：

  • 在啟動容器時指定網路。
  • 將已經在執行的容器連接到網路。

在接下來的步驟中，你將會先建立一個網路，然後在啟動時將 MySQL 容器附加到該網路。

  1. 建立網路。

    $ docker network create todo-app

  2. 啟動一個 MySQL 容器並將其附加到網路。你還需要定義一些資料庫用來初始化的環境變數。若要深入了解 MySQL 環境變數，請參閱 MySQL Docker Hub 頁面中的「環境變數 (Environment Variables)」章節。

    $ docker run -d \
    --network todo-app --network-alias mysql \
    -v todo-mysql-data:/var/lib/mysql \
    -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=secret \
    -e MYSQL_DATABASE=todos \
    mysql:8.0

    $ docker run -d `
    --network todo-app --network-alias mysql `
    -v todo-mysql-data:/var/lib/mysql `
    -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=secret `
    -e MYSQL_DATABASE=todos `
    mysql:8.0
    $ docker run -d ^
    --network todo-app --network-alias mysql ^
    -v todo-mysql-data:/var/lib/mysql ^
    -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=secret ^
    -e MYSQL_DATABASE=todos ^
    mysql:8.0

    在先前的指令中，你可以看到 --network-alias 旗標。在後面的章節中，你將會更深入了解此旗標的用途。

    提示

    你會注意到上述指令中出現了一個名為 todo-mysql-data 的磁碟區（Volume），它被掛載到 /var/lib/mysql，這是 MySQL 儲存資料的地方。然而，你並沒有事先執行 docker volume create 指令。Docker 會自動識別到你想使用具名磁碟區，並為你自動建立。

  3. 若要確認資料庫已成功啟動並執行，請嘗試連接資料庫以驗證是否能順利連線。

    $ docker exec -it <mysql-container-id> mysql -u root -p

    當出現密碼提示時，輸入 secret。在 MySQL Shell 中，列出所有資料庫並確認你能看到 todos 資料庫。

    mysql> SHOW DATABASES;

    你應該會看到類似以下的輸出：

    +--------------------+
| Database           |
+--------------------+
| information_schema |
| mysql              |
| performance_schema |
| sys                |
| todos              |
+--------------------+
5 rows in set (0.00 sec)

  4. 退出 MySQL Shell 以返回你機器上的 Shell。

    mysql> exit

    現在你已經有了 todos 資料庫，且已準備就緒供你使用。

連接至 MySQL

既然你知道 MySQL 已經順利執行，接下來就可以開始使用它了。但該怎麼連線呢？如果你在同一個網路中執行另一個容器，該如何找到該容器？請記住，每個容器都有屬於自己的 IP 位址。

為了回答上述問題並更好地理解容器網路，你將會使用 nicolaka/netshoot 容器，它內建了許多對網路問題進行故障排除或除錯時非常實用的工具。

  1. 使用 nicolaka/netshoot 映像檔啟動一個新容器。請確保將其連接到同一個網路。

    $ docker run -it --network todo-app nicolaka/netshoot

  2. 在容器內部，你將使用 dig 指令（這是一個很有用的 DNS 工具）。你將搜尋主機名稱 mysql 的 IP 位址。

    $ dig mysql

    你應該會得到如下所示的輸出。

    ; <<>> DiG 9.18.8 <<>> mysql
;; global options: +cmd
;; Got answer:
;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 32162
;; flags: qr rd ra; QUERY: 1, ANSWER: 1, AUTHORITY: 0, ADDITIONAL: 0

;; QUESTION SECTION:
;mysql.				IN	A

;; ANSWER SECTION:
mysql.			600	IN	A	172.23.0.2

;; Query time: 0 msec
;; SERVER: 127.0.0.11#53(127.0.0.11)
;; WHEN: Tue Oct 01 23:47:24 UTC 2019
;; MSG SIZE  rcvd: 44

    在「ANSWER SECTION」中，你會看到一筆關於 mysql 的 A 記錄，它指向 172.23.0.2（你的 IP 位址可能會有不同）。雖然 mysql 通常不是一個有效的主機名稱，但 Docker 成功地將其解析為擁有該網路別名 (network alias) 的容器 IP 位址。記得嗎？你稍早使用了 --network-alias 指令。

    這意味著你的應用程式只需要簡單地連接到名為 mysql 的主機，它就能夠與資料庫通訊。

使用 MySQL 執行你的應用程式

Todo 應用程式支援設定幾個環境變數來指定 MySQL 的連線設定，它們分別是：

  • MYSQL_HOST - 正在執行的 MySQL 伺服器主機名稱
  • MYSQL_USER - 連線使用的使用者名稱
  • MYSQL_PASSWORD - 連線使用的密碼
  • MYSQL_DB - 連線後使用的資料庫名稱
注意

雖然在開發階段使用環境變數來設定連線參數是被普遍接受的，但在生產環境中執行應用程式時，強烈不建議這麼做。前 Docker 安全主管 Diogo Monica 曾撰寫了一篇精彩的部落格文章解釋原因。

更安全的做法是使用容器編排框架提供的祕密 (Secret) 支援功能。在大多數情況下，這些祕密會被掛載為執行中容器內的檔案。你會發現許多應用程式（包括 MySQL 映像檔和 Todo 應用程式）也支援以 _FILE 為結尾的環境變數，用來指向包含該變數內容的檔案。

例如，設定 MYSQL_PASSWORD_FILE 變數會使應用程式將所指向檔案的內容作為連線密碼。Docker 本身並不支援這些特定的環境變數，而是你的應用程式需要具備讀取該變數並取得檔案內容的能力。

現在你可以啟動準備好開發環境的容器了。

  1. 指定上述的每一個環境變數，並將容器連接到你的應用程式網路。請確保在執行此指令時，你位於 getting-started-app 目錄中。

    $ docker run -dp 127.0.0.1:3000:3000 \
  -w /app -v "$(pwd):/app" \
  --network todo-app \
  -e MYSQL_HOST=mysql \
  -e MYSQL_USER=root \
  -e MYSQL_PASSWORD=secret \
  -e MYSQL_DB=todos \
  node:18-alpine \
  sh -c "yarn install && yarn run dev"

    在 Windows 上，請在 PowerShell 中執行此指令。

    $ docker run -dp 127.0.0.1:3000:3000 `
  -w /app -v "$(pwd):/app" `
  --network todo-app `
  -e MYSQL_HOST=mysql `
  -e MYSQL_USER=root `
  -e MYSQL_PASSWORD=secret `
  -e MYSQL_DB=todos `
  node:18-alpine `
  sh -c "yarn install && yarn run dev"

    在 Windows 上，請在命令提示字元中執行此指令。

    $ docker run -dp 127.0.0.1:3000:3000 ^
  -w /app -v "%cd%:/app" ^
  --network todo-app ^
  -e MYSQL_HOST=mysql ^
  -e MYSQL_USER=root ^
  -e MYSQL_PASSWORD=secret ^
  -e MYSQL_DB=todos ^
  node:18-alpine ^
  sh -c "yarn install && yarn run dev"

    $ docker run -dp 127.0.0.1:3000:3000 \
  -w //app -v "/$(pwd):/app" \
  --network todo-app \
  -e MYSQL_HOST=mysql \
  -e MYSQL_USER=root \
  -e MYSQL_PASSWORD=secret \
  -e MYSQL_DB=todos \
  node:18-alpine \
  sh -c "yarn install && yarn run dev"

  2. 如果你查看容器的日誌 (docker logs -f <container-id>)，你應該會看到類似以下的訊息，表示它正在使用 mysql 資料庫。

    $ nodemon src/index.js
[nodemon] 2.0.20
[nodemon] to restart at any time, enter `rs`
[nodemon] watching dir(s): *.*
[nodemon] starting `node src/index.js`
Connected to mysql db at host mysql
Listening on port 3000

  3. 在瀏覽器中開啟應用程式，並在待辦清單中新增幾項內容。

  4. 連接至 mysql 資料庫，驗證這些項目是否已寫入資料庫。請記住，密碼是 secret。

    $ docker exec -it <mysql-container-id> mysql -p todos

    在 mysql shell 中，執行以下指令：

    mysql> select * from todo_items;
+--------------------------------------+--------------------+-----------+
| id                                   | name               | completed |
+--------------------------------------+--------------------+-----------+
| c906ff08-60e6-44e6-8f49-ed56a0853e85 | Do amazing things! |         0 |
| 2912a79e-8486-4bc3-a4c5-460793a575ab | Be awesome!        |         0 |
+--------------------------------------+--------------------+-----------+

    你的資料表內容會因為輸入的項目而有所不同，但你應該能看到它們儲存在那裡。

總結

至此，你已經擁有一個將資料儲存在外部資料庫（執行於獨立容器中）的應用程式。你也學到了一些關於容器網路和使用 DNS 進行服務探索 (Service Discovery) 的概念。

相關資訊

下一步

你可能開始覺得啟動此應用程式所需的一切步驟有點令人不知所措。你需要建立網路、啟動容器、指定所有環境變數、曝露通訊埠等等。這有很多內容需要記憶，而且顯然增加了將專案交接給他人的難度。

在下一節中，你將學習 Docker Compose。有了 Docker Compose，你可以更輕鬆地分享你的應用程式堆疊，並讓其他人透過一個簡單的指令就能將其啟動。使用 Docker Compose

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