本章將在本地搭建一個容器化的 Django 項目，感受 Docker 的運作方式。

前期準備

開發(fā)環(huán)境

雖然有基于 Windows 的 Docker 版本，但各方面兼容做得都不太好（安裝也麻煩些），因此建議讀者在學習前，自行安裝好 Linux 或 Mac 系統(tǒng)。當然你愿意折騰的話，在 Windows 上搞也行。

別擔心，以后開發(fā) Django 項目仍然可以在 Windows 下進行，僅僅是開發(fā)時不使用 Docker 而已。

軟件安裝

• Docker：學習 Docker 當然要安裝 Docker 軟件了（免費的社區(qū)版），安裝方法見官方文檔。

• Docker-compose：這是 Docker 官方推出的用于編排、運行多個容器的工具，安裝方法見官方文檔。本教程大部分內(nèi)容都與它有關。

• Python3：教程部署的是 Django 項目，那 Python3 是當然要有的了（包括 python 的包管理工具 pip）。

準備就緒后就繼續(xù)下一步吧。

創(chuàng)建 Django 項目

打開 Linux/Mac 的終端，安裝 Django 庫：

$ pip install django==2.2

在一個你喜歡得位置（比如/home/）創(chuàng)建新的 Django 項目：

$ django-admin startproject django_app

進入項目根目錄：

$ cd django_app

教程后面的內(nèi)容全部都在此目錄中操作了。為方便閱讀，命令提示符 $ 代表目前在項目根目錄 django_app/，mysql $ 則代表目前在目錄 django_app/mysql/ 中，請讀者操作時稍加留意當前的工作目錄。

然后遷移數(shù)據(jù)：

$ python manage.py migrate

Operations to perform:
  Apply all migrations: admin, auth, contenttypes, sessions
Running migrations:
  Applying contenttypes.0001_initial... OK
  ...
  Applying sessions.0001_initial... OK

準備工作就搞定了。

用Docker構建項目

初識Docker

Docker 的整個生命周期由三部分組成：鏡像（image）+ 容器（container）+ 倉庫（repository）。

容器是由鏡像實例化而來，這有點像面向?qū)ο蟮母拍睿虹R像就是類，容器是類實例化之后的對象。

鏡像是一個只讀的模板，它包括了運行容器所需的數(shù)據(jù)。鏡像可以包含一個完整的 Linux 操作環(huán)境，里面僅安裝了 Python 或者其他用戶需要的程序。

容器是由鏡像創(chuàng)建出來的實例，類似虛擬機，里面可以運行特定的應用，并且容器與容器是相互隔離的。

倉庫概念與 Git 和 Github 類似，如果你用過它們就非常容易理解。Docker 使用的默認倉庫是由官方維護的 Docker hub 公共倉庫，從中上傳、拉取的操作類似 Git。

目前需要了解的就這么多，下面通過實踐來理解。

Hello-world

為了確認 Docker 已經(jīng)正確安裝了，運行以下指令：

$ docker run hello-world

Unable to find image 'hello-world:latest' locally
...
latest: Pulling from library/hello-world
1b930d010525: Pull complete 
...

Hello from Docker!
This message shows that your installation appears to be working correctly.
...

一切正常的話，終端將打印出如上圖所示的歡迎語句。docker run hello-world 指令的含義是：用名稱為 hello-world 的鏡像構建一個容器并運行。如果本地上沒有這個 hello-world 的鏡像， Docker 會自動從倉庫搜索并下載同名的鏡像。

我們可以用 docker images 查看本地已有的鏡像：

$ docker images

REPOSITORY      TAG        IMAGE ID           CREATED           SIZE
hello-world     latest     fce289e99eb9       9 months ago      1.84kB

表列分別為鏡像名、版本、ID 號、創(chuàng)建時間、大小。

還可以查看本地已有的容器：

$ docker ps -a

CONTAINER ID   IMAGE        ..   CREATED         ..
38cb03a96dca   hello-world  ..   2 minutes ago   ..

除此之外還有一些非常有用的基礎指令：

docker rmi [images ID]  # 刪除此 ID 的鏡像
docker container stop [container ID]  # 停止此 ID 的容器
docker container start [container ID]  # 啟動此 ID 的容器
docker container rm [container ID]  # 刪除此 ID 的容器

由于測試時會頻繁生成鏡像，因此你肯定會用上面的指令查看、刪除無用的鏡像和容器。

牛刀小試完畢，接下來正式構建 Django 容器。

Dockerfile

Docker 允許通過文本格式的配置文件來構建鏡像，默認名稱為 Dockerfile。因此在項目根目錄新建文件 Dockerfile，寫入：

# 從倉庫拉取 帶有 python 3.7 的 Linux 環(huán)境
FROM python:3.7

# 設置 python 環(huán)境變量
ENV PYTHONUNBUFFERED 1

# 創(chuàng)建 code 文件夾并將其設置為工作目錄
RUN mkdir /code
WORKDIR /code
# 更新 pip
RUN pip install pip -U
# 將 requirements.txt 復制到容器的 code 目錄
ADD requirements.txt /code/
# 安裝庫
RUN pip install -r requirements.txt
# 將當前目錄復制到容器的 code 目錄
ADD . /code/

理解這些 Docker 指令的關鍵在于，一定要牢記容器里的環(huán)境和外界**（宿主機）**是隔離的，它兩是完全不一樣的。換句話說，要搞清楚哪些操作是針對宿主機、哪些操作是針對容器。

FROM python:3.7 指令從倉庫拉取一個包含 python 3.7 的 Linux 操作系統(tǒng)環(huán)境（Linux 版本為 Debian）。

RUN 和 WORKDIR 指令都是針對容器的，功能是在容器里創(chuàng)建目錄、并將其設置為工作目錄。注意宿主機是沒有這個目錄的。

ADD 指令出現(xiàn)了兩次。ADD requirements.txt /code/ 意思是將宿主機當前目錄（即 Dockerfile 所在目錄）的 requirements.txt 文件復制到容器的 /code 目錄中。ADD . /code/ 意思是把當前目錄所有內(nèi)容復制到容器 /code/ 目錄，注意中間那個點。

目前項目依賴的唯一庫就是 Django，所以在項目根目錄創(chuàng)建 requirements.txt 并寫入：

django==2.2

前面不是已經(jīng)安裝過 Django 了嗎，為什么這里還要安裝？原因是前面是在宿主機安裝的，容器里是沒有 Django 的！

所以目前的文件結構如下：

django_app
  - Dockerfile
  - requirements.txt
  - manage.py
  - django_app
  - db.sqlite3

配置文件就寫好了，接下來看看 Docker-compose 怎么用。

Docker-compose

在線上環(huán)境中，通常不會將項目的所有組件放到同一個容器中；更好的做法是把每個獨立的功能裝進單獨的容器，這樣方便復用。比如將 Django 代碼放到容器A，將 Mysql 數(shù)據(jù)庫放到容器B，以此類推。

因此同一個服務器上有可能會運行著多個容器，如果每次都靠一條條指令去啟動，未免也太繁瑣了。 Docker-compose 就是解決這個問題的，它用來編排多個容器，將啟動容器的命令統(tǒng)一寫到 docker-compose.yml 文件中，以后每次啟動這一組容器時，只需要 docker-compose up 就可以了。因此教程也會用 docker-compose 來管理容器。

首先確認 docker-compose 是否安裝成功：

$ docker-compose -v
docker-compose version 1.24.1, build 4667896b

確認無誤后，在項目根目錄創(chuàng)建 docker-compose.yml 并寫入：

version: "3"
services:
  app:
    restart: always
    build: .  # '點'代表當前目錄
    command: "python3 manage.py runserver 0.0.0.0:8000"
    volumes:
      - .:/code
    ports:
      - "8000:8000"

讓我們來分解一下其中的各項含義。

version 代表 docker-compose.yml 的版本，目前最新版為 3，不需要改動它。

接著定義了一個名叫 app 的容器。后面的內(nèi)容都是 app 容器的相關配置：

• restart ：除正常工作外，容器會在任何時候重啟，比如遭遇 bug、進程崩潰、docker 重啟等情況。

• build ：指定一個包含 Dockerfile 的路徑，并通過此 Dockerfile 來構建容器鏡像。注意那個 “.” ,代表當前目錄。

• command ：容器運行時需要執(zhí)行的命令。這里就是我們很熟悉的運行開發(fā)服務器了。

• volumes ：卷，這是個很重要的概念。前面說過容器是和宿主機完全隔離的，但是有些時候又需要將其連通；比如我們開發(fā)的 Django 項目代碼常常會更新，并且更新時還依賴如 Git 之類的程序，在容器里操作就顯得不太方便。所以就有卷，它定義了宿主機和容器之間的映射："." 表示宿主機的當前目錄，":" 為分隔符，"/code" 表示容器中的目錄。即宿主機當前目錄和容器的 /code 目錄是連通的，宿主機當前目錄的 Django 代碼更新時，容器中的 /code 目錄中的代碼也相應的更新了。這有點兒像是在容器上打了一個洞，某種程度上也是實用性和隔離性的一種妥協(xié)。

嚴格意義上講，這里用到的 .:/code 并不是卷，而是叫掛載，它兩是有區(qū)別的，只不過 docker-compose 允許將掛載寫到卷的配置中。后面章節(jié)會講到。

• ports ：定義了宿主機和容器的端口映射。容器的隔離不止環(huán)境，甚至連端口都隔離起來了。但 web 應用不通過端口跟外界通信當然不行，因此這里定義將宿主機的 8000 端口映射到容器的 8000 端口，即訪問宿主機的 8000 端口就是訪問到了容器的 8000 端口，但要確保端口沒有被其他程序占用。

配置就寫好了。現(xiàn)在項目的目錄結構如下：

django_app
  - docker-compose.yml
  - Dockerfile
  - requirements.txt
  - manage.py
  - django_app
  - db.sqlite3

測試

輸入指令 docker-compose up 啟動容器服務：

$ docker-compose up

Creating network "django_app_default" with the default driver
Building app
Step 1/8 : FROM python:3.7
3.7: Pulling from library/python
4a56a430b2ba: Pull complete
...
6933d3d46042: Pull complete
Digest: sha256:0f0e991a97426db345ca7ec59fa911c8ed27ced27c88ae9966b452bcc6438c2f
Status: Downloaded newer image for python:3.7
 ---> 02d2bb146b3b
Step 1/8 : FROM python:3.7
 ---> 02d2bb146b3b
...
Step 7/8 : RUN pip install -r requirements.txt
 ---> Running in 62a60a3003fe
Looking in indexes: https://pypi.tuna./simple
Collecting django==2.2 (from -r requirements.txt (line 1))
  Downloading https://files./packages/54/85/0bef63668fb170888c1a2970ec897d4528d6072f32dee27653381a332642/Django-2.2-py3-none-any.whl (7.4MB)
...
Installing collected packages: sqlparse, pytz, django
Successfully installed django-2.2 pytz-2019.2 sqlparse-0.3.0
...
Step 8/8 : ADD . /code/
 ---> cb23f483ffb6
Successfully built cb23f483ffb6
Successfully tagged django_app_app:latest
WARNING: Image for service app was built because it did not already exist. To rebuild this image you must use `docker-compose build` or `docker-compose up --build`.
Creating django_app_app_1 ... done
Attaching to django_app_app_1
app_1  | Watching for file changes with StatReloader
app_1  | Performing system checks...
app_1  | 
app_1  | System check identified no issues (0 silenced).
app_1  | October 05, 2019 - 15:03:15
app_1  | Django version 2.2, using settings 'django_app.settings'
app_1  | Starting development server at http://0.0.0.0:8000/
app_1  | Quit the server with CONTROL-C.

可以看到 Docker 按照配置文件的要求，成功構建了鏡像及容器，并啟動了容器。

打開瀏覽器，輸入本地 IP 端口 127.0.0.1:8000 ：

看到 Django 的小火箭，項目成功運行起來啦。按 Ctrl + C 即可停止開發(fā)服務器運行。

停止服務器后實際上容器還存在，只是停止運行了而已。輸入：

$ docker-compose down

就可以刪除容器。

如果想在后臺運行容器，則輸入：

$ docker-compose up -d

另外，如果你需要重新構建鏡像，則輸入命令：

$ docker-compose build

啟動和停止已有的容器：

$ docker-compose start
$ docker-compose stop

很簡單吧。

下載太慢？

由于眾所周知的原因，國內(nèi)的網(wǎng)絡環(huán)境非常復雜。在構建鏡像時經(jīng)常需要從國外的遠程倉庫拉取資源，巋然不動的下載速度真的頭疼。

解決方法就是將資源拉取鏈接修改為國內(nèi)的鏡像源，比如清華的鏡像源。

修改 Dockerfile 如下：

FROM python:3.7
ENV PYTHONUNBUFFERED 1

# 添加 Debian 清華鏡像源
RUN echo deb https://mirrors.tuna./debian/ buster main contrib non-freedeb https://mirrors.tuna./debian/ buster-updates main contrib non-freedeb https://mirrors.tuna./debian/ buster-backports main contrib non-freedeb https://mirrors.tuna./debian-security buster/updates main contrib non-free    > /etc/apt/sources.list

RUN mkdir /code
WORKDIR /code
# 添加 pip 清華鏡像源
RUN pip install pip -U -i https://pypi.tuna./simple
ADD requirements.txt /code/
# 添加 pip 清華鏡像源
RUN pip install -r requirements.txt -i https://pypi.tuna./simple
ADD . /code/

重新構建鏡像，下載速度就飛一樣快了。

教程后面的內(nèi)容都使用了清華源，但為了方便閱讀，把這一部分更換源的代碼省去了，讀者心里明白就好。

總結

本章初步感受了 Docker 的工作流程，并且很輕松的構建了一個容器化的 Django 項目。

下一章將 MySQL 數(shù)據(jù)庫也加入到容器編排中。