用Docker重新定义Java虚拟化部署实战案例-云计算-火龙果软件工程

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用Docker重新定义Java虚拟化部署实战案例

译者：洪国安来源：简单之美发布于 2016-1-26

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上周希云和大家分享了《用Docker重新定义Java虚拟化部署（基础篇）》，估计有些小伙伴早已按耐不住着急的心情了吧。今天希云就和大家分享在docker里部署java应用的实战案例。

>>>Dockerfiles

Dockerfile包含了一系列指令，告诉Docker如何去构建一个镜像，它指定了镜像的基点，以及配置镜像的每个细节。以下是一个Dockerfile示例，是CentOS镜像的Dockerfile。

代码清单1. CentOS Dockerfile

```sh
FROM scratch
MAINTAINER The CentOS Project  - ami_creator
ADD centos-7-20150616_1752-docker.tar.xz /
# Volumes for systemd
# VOLUME ["/run", "/tmp"]
# Environment for systemd
# ENV container=docker
# For systemd usage this changes to /usr/sbin/init
# Keeping it as /bin/bash for compatibility with previous
CMD ["/bin/bash"]
```

大部分内容是注释，主要有四句命令：

1. <code>FROM scratch</code>：所有Dockerfile都要从一个基础镜像继承，在这个例子中，CentOS镜像是继承于"scratch"镜像，这个镜像是所有镜像的根。这个配置是固定的，表明了这个是Docker的根镜像之一。

2. <code>MAINTAINER ...</code>：<code>MAINTAINER</code>指令指明了镜像的所有者，这个例子中所有者是CentOS Project。

3. <code>ADD centos...tar.xz</code>：<code>ADD</code>指令告诉Docker把指定文件上传到镜像中，如果文件是压缩过的，会把它解压到指定路径。这个例子中，Docker会上传一个CentOS操作系统的Gzip包，并解压到系统的根目录。

4. <code>CMD ["/bin/bash"]</code>：最后，<code>CMD</code>指令告诉Docker要执行什么命令，这个例子中，最后会进入Bourne Again Shell (bash)终端。

现在你知道Docker大概是长什么样子了，接下来再看看Tomcat官方的Dockerfile，图2说明了这个文件的架构。

这个架构未必如你想象中那么简单，但我们接下来会慢慢学习它，其实它是非常有逻辑的。上边已经提过所有Dockerfile的根是<code>scratch</code>，接下来指定的是<code>debian:jessie</code>镜像，这个官方镜像是基于标准镜像构建的，Docker不需要重复发明轮子，每次都创建一个新镜像了，只要基于一个稳定的镜像来继续构建新镜像即可，在这个例子中，<code>debian:jessie</code>是一个官方Debian Linux镜像，就像上边的CentOS一样，它只有三行指令。

代码清单 2. debian:jessie Dockerfile

```sh
FROM scratch
ADD rootfs.tar.xz /
CMD ["/bin/bash"]
```

在上图中我们还见到有安装两个额外的镜像，CURL 和 Source Code Management，镜像<code>buildpack-deps:jessie-curl</code>的Dockerfile如清单3所示。

代码清单 3. buildpack-deps:jessie-curl Dockerfile

``sh
FROM debian:jessie
RUN apt-get update && apt-get install -y --no-install-recommends \
  ca-certificates \
  curl \
  wget \
 && rm -rf /var/lib/apt/lists/*
```

这个Dockerfile中使用<code>apt-get</code>去安装<code>curl</code>和<code>wget</code>，使这个镜像能从其他服务器下载软件。<code>RUN</code>指令让Docker在运行的实例中执行具体的命令，这个例子中，它会更新所有库(<code>apt-get update</code>)，然后执行<code>apt-get install</code>去安装<code>curl</code>和<code>wget</code>。

<code>buildpack-deps:jessie-scp</code>的Dockerfile如清单4所示.

代码清单 4. buildpack-deps:jessie-scp Dockerfile

```sh
FROM buildpack-deps:jessie-curl
RUN apt-get update && apt-get install -y --no-install-recommends \
  bzr \
  git \
  mercurial \
  openssh-client \
  subversion \
 && rm -rf /var/lib/apt/lists/*
```

这个[Dockerfile]会安装源码管理工具，例如Git，Mercurial, 和 Subversion。

Java的[Dockerfile会更加复杂些，如清单5所示。

代码清单 5. Java Dockerfile

```sh
FROM buildpack-deps:jessie-scm
# A few problems with compiling Java from source:
#  1. Oracle.  Licensing prevents us from redistributing the official JDK.
#  2. Compiling OpenJDK also requires the JDK to be installed, and it gets
#       really hairy.

RUN apt-get update && apt-get install -y unzip && rm -rf /var/lib/apt/lists/*
RUN echo 'deb jessie-backports main' > /etc/apt/sources.list.d/jessie-backports.list
# Default to UTF-8 file.encoding
ENV LANG C.UTF-8
ENV JAVA_VERSION 8u66
ENV JAVA_DEBIAN_VERSION 8u66-b01-1~bpo8+1
# see

# and

ENV CA_CERTIFICATES_JAVA_VERSION 20140324
RUN set -x \
&& apt-get update \
&& apt-get install -y \
openjdk-8-jdk="$JAVA_DEBIAN_VERSION" \
ca-certificates-java="$CA_CERTIFICATES_JAVA_VERSION" \
&& rm -rf /var/lib/apt/lists/*
# see CA_CERTIFICATES_JAVA_VERSION notes above
RUN /var/lib/dpkg/info/ca-certificates-java.postinst configure
# If you're reading this and have any feedback on how this image could be
# improved, please open an issue or a pull request so we can discuss it!
```

简单来说，这个Dockerfile使用了安全参数去执行<code>apt-get install -y openjdk-8-jdk</code>去下载安装Java，而ENV指令配置系统的环境变量。

最后，清单6是Tomcat的[Dockerfile。

代码清单 6. Tomcat Dockerfile

```sh
FROM java:7-jre
ENV CATALINA_HOME /usr/local/tomcat
ENV PATH $CATALINA_HOME/bin:$PATH
RUN mkdir -p "$CATALINA_HOME"
WORKDIR $CATALINA_HOME
# see

RUN gpg --keyserver pool.sks-keyservers.net --recv-keys \
05AB33110949707C93A279E3D3EFE6B686867BA6 \
07E48665A34DCAFAE522E5E6266191C37C037D42 \
47309207D818FFD8DCD3F83F1931D684307A10A5 \
541FBE7D8F78B25E055DDEE13C370389288584E7 \
61B832AC2F1C5A90F0F9B00A1C506407564C17A3 \
79F7026C690BAA50B92CD8B66A3AD3F4F22C4FED \
9BA44C2621385CB966EBA586F72C284D731FABEE \
A27677289986DB50844682F8ACB77FC2E86E29AC \
A9C5DF4D22E99998D9875A5110C01C5A2F6059E7 \
DCFD35E0BF8CA7344752DE8B6FB21E8933C60243 \
F3A04C595DB5B6A5F1ECA43E3B7BBB100D811BBE \
F7DA48BB64BCB84ECBA7EE6935CD23C10D498E23
ENV TOMCAT_MAJOR 8
ENV TOMCAT_VERSION 8.0.26
ENV TOMCAT_TGZ_URL

RUN set -x \
&& curl -fSL "$TOMCAT_TGZ_URL" -o tomcat.tar.gz \
&& curl -fSL "$TOMCAT_TGZ_URL.asc" -o tomcat.tar.gz.asc \
&& gpg --verify tomcat.tar.gz.asc \
&& tar -xvf tomcat.tar.gz --strip-components=1 \
&& rm bin/*.bat \
&& rm tomcat.tar.gz*
EXPOSE 8080
CMD ["catalina.sh", "run"]
```

严格来说，Tomcat使用了Java 7的父级Dockerfile（默认的最新Java版本是8）。这个Dockerfile设置了<code>CATALINA_HOME</code>和<code>PATH</code>环境变量，然后用<code>mkdir</code>命令新建了<code>CATALINA_HOME</code>目录，<code>WORKDIR</code>指令把当前工作路径更改为<code>CATALINA_HOME</code>，然后<code>RUN</code>指令执行了同一行中一系列的命令：

1. 下载Tomcat压缩包。

2. 下载文件校验码。

3. 验证下载的文件正确。

4. 解压Tomcat压缩包。

5. 删除所有批处理文件（我们是在Linux上运行）。

6. 删除压缩包文件。

把这些命令写在同一行，对应Docker来说就是一条命令，最后Docker会把执行的结果缓存起来，Docker有个策略是检测镜像何时需要重建，以及验证构建过程中的指令是否正确。当一条指令会使镜像更改，Docker会把每个步的结果缓存起来，Docker能把最上一个正确指令产生的镜像启动起来。

<code>EXPOSE</code>指令会让Docker启动一个容器时暴露指定的端口，正如之前我们启动时那样，我们需要告诉Docker哪个物理端口会被映射到容器上(<code>-p</code>参数)，<code>EXPOSE</code>的作用就是这个定义Docker容器端口。最后Dockerfile使用catalina.sh脚本启动Tomcat。

>>>简单回顾

用Dockerfile从头开始构建Tomcat是一个漫长的过程，我们总结一下目前为止的步骤：

1. 安装Debian Linux。

2. 安装curl和wget。

3. 安装源码管理工具。

4. 下载并安装Java。

5. 下载并安装Tomcat。

6. 暴露Docker实例的8080端口。

7. 用catalina.sh启动Tomcat。

现在你应该成为一个Dockerfile专家了，下一步我们将尝试构建一个自定义Docker镜像。

>>>部署自定义应用到Docker

因为本篇指南主要关注点是如何在Docker中部署Java应用，而不是应用本身，我会构建一个简单的Hello World servlet。你可以从[GitHub]获取到这个项目，源码并无任何特别，只是一个输出"Hello World!"的servlet。更加有趣的是相应的[Dockerfile]，如清单7所示。

代码清单 7. Hello World servlet的Dockerfile

```sh
FROM tomcat
ADD deploy /usr/local/tomcat/webapps
```

可能看起来不大一样，但你应该能理解以上代码的作用是：

* <code>FROM tomcat</code>指明这个Dockerfile是基于Tomcat镜像构建。

* <code>ADD deploy </code>告诉Docker把本地文件系统中的"deploy"目录，复制到Tomcat镜像中的 /usr/local/tomcat/webapps路径。

在本地使用maven命令编译这个项目：

```sh
mvn clean install
```

这样将会生成一个war包，target/helloworld.war，把这个文件复制到项目的docker/deploy目录(你需要先创建好)，最后你要使用上边的Dockerfile构建Docker镜像，在项目的docker目录中执行以下命令：

```sh
docker build -t lygado/docker-tomcat .
```

这个命令让Docker从当前目录（用点号.表示）构建一个新的镜像，并用"<code>-t</code>"打上标签<code>lygado/docker-tomcat</code>，这个例子中，lygado是我的DockerHub用户名，docker-image是镜像名称(你需要替换成你自己的用户名)。查看是否构建成功你可以执行以下命令：

```sh
$ docker images
REPOSITORY                      TAG                 IMAGE ID            CREATED             VIRTUAL SIZE
lygado/docker-tomcat            latest              ccb455fabad9        42 seconds ago      849.5 MB
```

最后，你可以用以下命令加载这个镜像：

```sh
docker run -d -p 8080:8080 lygado/docker-tomcat
```

这个实例启动之后，你可以用以下URL访问（请把URL中的IP替换成你虚拟机的IP）：

```sh
http://192.168.99.100:8080/helloworld/hello
```

还是那样，你可以用容器的ID来终止这个实例。

Docker push

一旦你构建并测试过了你的Docker镜像，你可以把这个镜像推送到你DockerHub的账号中：

```sh
docker push lygado/docker-tomcat
```

这样，你的镜像就能被全世界访问到了，当然，为了隐私起见，你也可以推送到私有的Docker仓库。

下面，我们将把Docker集成到应用的构建过程，目标是在构建应用完成后，会产出一个包含应用的Docker镜像。

>>>把Docker集成到Maven构建过程

在前边的部分，我们创建了一个自定义的Dockerfile，并把WAR包部署到它里边。这样意味着把WAR包从项目的target目录，复制到<code>docker/deploy</code>目录下，并且从命令行中运行docker。这并没花多少功夫，但如果你需要频繁的改动并测试代码，你会发现这个过程很烦琐。而且，如果你需要在一个CI服务器上构建应用，并产出一个Docker镜像，那你需要弄明白怎样把Docker和CI工具整合起来。

现在我们尝试一种更有效的方法，使用Maven和Maven Docker插件来构建一个Docker镜像。

我的用例有这些：

1. 能创建基于Tomcat的Docker镜像，以用于部署我的应用。

2. 能在测试中自行构建。

3. 能整合到前期集成测试和后期集成测试。

docker-maven-plugin能满足这些需求，而且易于使用和理解。

关于 Maven Docker插件

这个插件本身有良好的[文档]，这里特别说明一下两个主要的组件：

1. 在POM.xml中配置Docker镜像的构建和运行。

2. 描述哪些文件要包含在镜像中。

清单8是POM.xml中插件的配置，定义了镜像的构建和运行的配置。

代码清单 8. POM 文件的 build 小节， Docker Maven plug-in 配置

```xml
<build>
   <finalName>helloworld</finalName>
     <plugins>
       <plugin>
         <groupId>org.jolokia</groupId>
         <artifactId>docker-maven-plugin</artifactId>
         <version>0.13.4</version>
         <configuration>
            <dockerHost>tcp://192.168.99.100:2376</dockerHost>
<certPath>/Users/shaines/.docker/machine/machines/default</certPath>
                <useColor>true</useColor>
                   <images>
                     <image>
                       <name>lygado/tomcat-with-my-app:0.1</name>
                       <alias>tomcat</alias>
                       <build>
                          <from>tomcat</from>
                          <assembly>
                          <mode>dir</mode
                          <basedir>/usr/local/tomcat/webapps</basedir
                          <descriptor>assembly.xml</descriptor>
                                        </assembly>
                                </build>
                                <run>
                                        <ports>
                                           <port>8080:8080</port>
                                        </ports>
                                </run>
                        </image>
                   </images>
                </configuration>
            </plugin>
        </plugins>
  </build>    
```

正如你所见，这个配置相当简单，包含了以下元素：

Plug-in定义

<code>groupId</code>, <code>artifactId</code> 和 <code>version</code> 这些信息指定要用哪个插件。

全局设置

<code>dockerHost</code>和<code>certPath</code>元素，定义了Docker主机的位置，这些配置会用于启动容器，以及指定Docker证书。Docker证书的路径在<code>DOCKER_CERT_PATH</code>环境变量中能看到。

镜像设置

在<code>build</code>元素下的所有<code>image</code>元素都定义在<code>images</code>元素下，每个<code>image</code>元素都有镜像相关的配置，与<code>build</code>和<code>run</code>的配置一样，主要的配置是镜像的名称，在这个例子中，是我的DockerHub用户名(<code>lygado</code>)，镜像的名称(<code>tomcat-with-my-app</code>)和镜像的版本号(0.1)。你也可以用Maven的属性来定义这些值。

镜像构建配置

一般构建镜像时，我们会使用<code>docker build</code>命令，以及一个Dockerfile来定义构建过程。Maven Docker插件也允许你使用Dockerfile，但在例子中，我们使用一个运行时生成在内存中的Dockerfile来构建。因此，我们在<code>from</code>元素中定义父级镜像，这个例子中是tomcat，然后在<code>assembly</code>中作其他配置。

使用Maven的<code>maven-assembly-plugin</code>，可以定义一个项目的输出内容，指定包含依赖，模块，文档，或其他文件到一个独立分发的包中。<code>docker-maven-plugin</code>继承了这个标准，在这个例子中，我们选择了<code>dir</code>模式，也就是说定义在<code>src/main/docker/assembly.xml</code>中的文件会被拷贝到Docker镜像中的basedir中。其他模式还有<code>tar</code>，<code>tgz</code>和<code>zip</code>。<code>basedir</code>元素中定义了放置文件的路径，这个例子中是Tomcat的webapps目录。

最后，<code>descriptor</code>元素指定了<code>assembly</code>文件，这个文件位于<code>basedir</code>中定义的<code>src/main/docker</code>中。以上是一个很简单的例子，我建议你通读一下相关文档，特别地，可以了解<code>entrypoint</code>和<code>cmd</code>元素，这两个元素可以指定启动Docker镜像的命令，<code>env</code>元素可以指定环境变量，<code>runCmds</code>元素类似Dockerfile中的<code>RUN</code>指令，<code>workdir</code>元素可以指定工作路径，<code>volumes</code>元素可以指定要挂载的磁盘卷。简言之，这个插件实现了所有Dockerfile中所需要的语法，所以前面所用到的Dockerfile指令都可以在这个插件中使用。

镜像运行配置

启动Docker镜像时会用到<code>docker run</code>命令，你可以传一些参数给Docker。这个例子中，我们要用<code>docker run -d -p 8080:8080 lygado/tomcat-with-my-app:0.1</code>这个命令启动镜像，所以我们只需要指定一下端口映射。

run元素可以让我们指定所有运行时参数，所以我们指定了把Docker容器中的8080映射到Docker宿主机的8080。另外，还可以在run这节中指定要挂载的卷(使用<code>volumes</code>)，或者要链接起来的容器(使用<code>links</code>)。<code>docker:start</code>在集成测试中很常用，在run小节中，我们可以使用wait参数来指定一个时间周期，这样就可以等待到某个日志输出，或者一个URL可用时，才继续执行下去，这样就可以保证在集成测试开始前镜像已经运行起来了。

加载依赖

<code>src/main/docker/assembly.xml</code>文件定义了哪些文件需要复制到Docker镜像中，如清单9所示：
清单 9. assembly.xml

```xml
<assembly xmlns="http://maven.apache.org/plugins/maven-assembly-plugin/assembly/1.1.2"
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
    xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/plugins/maven-assembly-plugin
/assembly/1.1.2 http://maven.apache.org/xsd/assembly-1.1.2.xsd">
  <dependencySets>
    <dependencySet>
      <includes>
        <include>com.geekcap.vmturbo:hello-world-servlet-example</include>
      </includes>
      <outputDirectory>.</outputDirectory>
      <outputFileNameMapping>helloworld.war</outputFileNameMapping>
    </dependencySet>
  </dependencySets>
</assembly>
```

在清单 9 中，我们可以看到包含<code>hello-world-servlet-example</code>在内的一个依赖集合，以及复制的目标路径，<code>outputDirectory</code>这个路径是相对于前面提到的<code>basedir</code>的，也就是Tomcat的webapps目录。

这个插件有以下几个Maven targets：

1. docker:build: 构建镜像

2. docker:start: 启动镜像

3. docker:stop: 停止镜像

4. docker:push: 把镜像推送到镜像仓库，如DockerHub

5. docker:remove: 本地删除镜像

6. docker:logs: 输出容器日志

构建镜像

你可以从[GitHub]中获取源码，然后用下边的命令构建：

```sh
mvn clean install
```

用以下命令构建Docker镜像：

```sh
mvn clean package docker:build
```

一旦镜像构建成功，你可以在<code>docker images</code>的返回结果中看到：

```sh
$ docker images
REPOSITORY                  TAG                 IMAGE ID            CREATED             VIRTUAL SIZE
lygado/tomcat-with-my-app   0.1                 1d49e6924d19        16 minutes ago      347.7 MB    
```

可以用以下命令启动镜像：

```sh
mvn docker:start
```

现在可以在<code>docker ps</code>中看到已经启动了，然后可以通过以下URL访问：

```sh
http://192.168.99.100:8080/helloworld/hello
```

最后，可以用以下命令停止容器：

```sh
mvn docker:stop
```

>>>总结

Docker是一种使进程虚拟化的容器技术，它提供了一系列Docker客户端命令来调用Docker守护进程。在Linux上，Docker守护进程可以直接运行于Linux操作系统，但是在Windows和Mac上，需要有一个Linux虚拟机来运行Docker守护进程。Docker镜像包含了一个轻量级的操作系统，还额外包含了应用运行的依赖库。Docker镜像由Dockerfile定义，可以在Dockerfile中包含一系列配置镜像的指令。

在这个开源Java项目指南中，我介绍了Docker的基础，讲解了CentOS、Java、Tomcat等镜像的Dockerfile细节，并演示了如何用Tomcat镜像来构建新的镜像。最后，我们使用docker-maven-plugin来把Docker集成到Maven的构建过程中。通过这样，使得测试更加简单了，还可以把构建过程配置在CI服务器上部署到生产环境。

本文中的示例应用非常简单，但是涉及的构建步骤同样可以用在更复杂的企业级应用中。好好享受Docker带给我们的乐趣吧。

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