Docekr学习笔记四构建并测试web应用程序

1. 构建Sinatra应用程序创建sinatra工作目录，编写Dockerfile文件构建一个镜像，并利用该镜像生成容器应用。重点我们将讲述如何将多个容器连接形成应用栈。

   $ md sinatra && cd sinatra
   $ vi Dockerfile
   
   FROM ubuntu
   MAINTAINER Kael Wang zb55@foxmail.com
   ENV REFRESHED_AT 2016-12-12
   RUN apt-get update
   RUN apt-get -y install ruby ruby-dev build-essential redis-tools
   RUN gem install --no-rdoc --no-ri sinatra json redis
   RUN mkdir -p /opt/webapp
   EXPOSE 4567
   CMD ["/opt/webapp/bin/webapp"]
   
   $ docker build -t kaelwang/sinatra .
   Sending build context to Docker daemon 10.24 kB
   Step 1 : FROM ubuntu
    ---> 44f18eb3c13f
   Step 2 : MAINTAINER Kael Wang zb55@foxmail.com
    ---> Using cache
    ---> 0230268896a0
   Step 3 : ENV REFRESHED_AT 2016-12-12
    ---> Using cache
    ---> 4aad3f178a57
   Step 4 : RUN apt-get update
    ---> Using cache
    ---> 254a26583566
   Step 5 : RUN apt-get -y install ruby ruby-dev build-essential redis-tools
    ---> Using cache
    ---> 3a0a3f602557
   Step 6 : RUN gem install --no-rdoc --no-ri sinatra json redis
    ---> Using cache
    ---> 933b8b6d6d84
   Step 7 : RUN mkdir -p /opt/webapp
    ---> Using cache
    ---> 710d3db42f72
   Step 8 : EXPOSE 4567
    ---> Using cache
    ---> 01c8718f0607
   Step 9 : CMD /opt/webapp/bin/webapp
    ---> Running in 2acb0e4a3bc3
    ---> d9d3d801d9e1
   Removing intermediate container 2acb0e4a3bc3
   Successfully built d9d3d801d9e1
   
   docker run -d -p 4567 --name webapp -v $PWD/webapp:/opt/webapp kaelwang/sinatra
   19a8e0112a32e93505dcf49d2852f9035d5ecbbf4a3fe960269e78a1187af755
   
   $ docker logs webapp
   [2016-07-27 06:40:04] INFO  WEBrick 1.3.1
   [2016-07-27 06:40:04] INFO  ruby 2.3.1 (2016-04-26) [x86_64-linux-gnu]
   == Sinatra (v1.4.7) has taken the stage on 4567 for development with backup from WEBrick
   [2016-07-27 06:40:04] INFO  WEBrick::HTTPServer#start: pid=1 port=4567
   
   $ docker ps -a
   CONTAINER ID        IMAGE                      COMMAND                  CREATED             STATUS                   PORTS                         NAMES
   19a8e0112a32        kaelwang/sinatra           "/opt/webapp/bin/weba"   5 seconds ago       Up 3 seconds             0.0.0.0:32770->4567/tcp       webapp
   

   目前，我们已经建立了sinatra容器应用，此应用还很基础，指示接受输入参数，并将输入转化为JSON输出。现在，我们用curl命令来测试这个应用程序。

   $ curl -i -H 'Accept:application/json' -d 'name=Foo&status=Bar' http://localhost:32770/json
   HTTP/1.1 200 OK 
   Content-Type: text/html;charset=utf-8
   Content-Length: 29
   X-Xss-Protection: 1; mode=block
   X-Content-Type-Options: nosniff
   X-Frame-Options: SAMEORIGIN
   Server: WEBrick/1.3.1 (Ruby/2.3.1/2016-04-26)
   Date: Wed, 27 Jul 2016 06:46:33 GMT
   Connection: Keep-Alive
   
   {"name":"Foo","status":"Bar"}
   

   我们可以看到，给sinatra应用程序传入了一些参数，并转化为了json散列后输出：{“name”:”Foo”,”status”:”Bar”}成功。

   我们添加一个服务，这个服务运行在另一个容器里，把当前的示例应用程序扩展为真正的应用栈。

2. 构建Redis镜像和容器扩展sinatra应用程序，加入Redis后端数据库，并在Redis数据库中存储输入的参数。为了达到这个目的，要构建全新的镜像和容器运行redis数据库。之后，利用Docker的特性来关联两个容器。

   $ md redisdocker&&cd redisdocker
   $ vi Dockerfile
   
   FROM ubuntu
   MAINTAINER Kael Wang zb55@foxmail.com
   ENV REFRESHED_AT 2016-12-12
   RUN apt-get update
   RUN apt-get -y isntall redis-server redis-tools
   EXPOSE 6379
   ENTRYPOINT ["/usr/bin/redis-server"]
   CMD []
   
   $ docker build -t kaelwang/redis .
   Sending build context to Docker daemon 2.048 kB
   Step 1 : FROM ubuntu
    ---> 44f18eb3c13f
   Step 2 : MAINTAINER Kael Wang zb55@foxmail.com
    ---> Using cache
    ---> 0230268896a0
   Step 3 : ENV REFRESHED_AT 2016-12-12
    ---> Using cache
    ---> 4aad3f178a57
   Step 4 : RUN apt-get update
    ---> Using cache
    ---> 254a26583566
   Step 5 : RUN apt-get -y install redis-server redis-tools
    ---> Using cache
    ---> d0cf8437fb46
   Step 6 : EXPOSE 6379
    ---> Using cache
    ---> 7a8d1aa862b4
   Step 7 : ENTRYPOINT /usr/bin/redis-server
    ---> Running in c0ce2aeb9eda
    ---> dd4f375c2236
   Removing intermediate container c0ce2aeb9eda
   Step 8 : CMD 
    ---> Running in a386c0559e6c
    ---> e730c0e265d3
   Removing intermediate container a386c0559e6c
   Successfully built e730c0e265d3
   

   从这个镜像构建容器

   $ docker run -d -p 6379 --name redis kaelwang/redis
   6fdcfc399370872475d654563c24c54c3c9a1c67806a2d7eee7a2eaea8175269
   
   $ docker port redis
   6379/tcp -> 0.0.0.0:32771
   

   我们用本机redis测试一下容器里的redis服务是否工作

   $ redis-cli  -h 127.0.0.1 -p 32771
   127.0.0.1:32771> 
   

3. Docker容器网络知识现在来更新sinatra应用程序，让其连接到redis并存储传入的参数。为此，需要能够与redis服务器对话，要做到这一点，可以有几种方法。第一种涉及Docker自己的网络栈。到目前为止，我们看到的Docker容器都是公开端口并绑定到本地网络接口的，这样可以吧容器里的服务在本地 Docker宿主机所在的外部网络上公开，除了这样方法，Docker这个特性还有种内部网络。在安装Docker时，会创建一个新的网络接口，名字是 docker0.每个Docker容器都会在这个接口上分配一个ip地址。

   $ ip a show docker0
   3: docker0: <broadcast,multicast,up,lower_up> mtu 9001 qdisc noqueue state UP group default 
       link/ether 02:42:3e:8e:ae:4d brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
       inet 172.17.0.1/16 scope global docker0
          valid_lft forever preferred_lft forever
       inet6 fe80::42:3eff:fe8e:ae4d/64 scope link 
          valid_lft forever preferred_lft forever
   

   docker0是一个虚拟的以太网桥，用于连接容器和本地宿主机。docker0复合RFC1918的私有ip地址，范围是172.16.x.x到172.30.x.x同时Docker网络必须还要依赖防火墙和NAT规则才能允许被建立连接

   $ iptables -t nat -L -n
   Chain PREROUTING (policy ACCEPT)
   target     prot opt source               destination         
   DOCKER     all  --  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            ADDRTYPE match dst-type LOCAL
   
   Chain INPUT (policy ACCEPT)
   target     prot opt source               destination         
   
   Chain OUTPUT (policy ACCEPT)
   target     prot opt source               destination         
   DOCKER     all  --  0.0.0.0/0           !127.0.0.0/8          ADDRTYPE match dst-type LOCAL
   
   Chain POSTROUTING (policy ACCEPT)
   target     prot opt source               destination         
   MASQUERADE  all  --  172.17.0.0/16        0.0.0.0/0           
   MASQUERADE  tcp  --  172.17.0.3           172.17.0.3           tcp dpt:80
   MASQUERADE  tcp  --  172.17.0.4           172.17.0.4           tcp dpt:4567
   MASQUERADE  tcp  --  172.17.0.5           172.17.0.5           tcp dpt:6379
   
   Chain DOCKER (2 references)
   target     prot opt source               destination         
   DNAT       tcp  --  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            tcp dpt:80 to:172.17.0.3:80
   DNAT       tcp  --  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            tcp dpt:32770 to:172.17.0.4:4567
   DNAT       tcp  --  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            tcp dpt:32771 to:172.17.0.5:6379
   

   容器默认是无法访问的，从宿主网络与容器通信时，必须明确指定打开的端口，下面我们以DNAT即目标NAT这个规则为例，这个规则吧容器里的访问路由到Docker宿主机的32771端口。

4. 通过Docker内网连接Redis

   $ docker inspect redis
   	.
   	.
   	.
       "NetworkSettings": {
       "Bridge": "",
       "SandboxID": "b4bb7703aa7d658f8309abbfcdf7fe575ac5faa3546805e33dc44be86e3932cb",
       "HairpinMode": false,
       "LinkLocalIPv6Address": "",
       "LinkLocalIPv6PrefixLen": 0,
       "Ports": {
           "6379/tcp": [
               {
                   "HostIp": "0.0.0.0",
                   "HostPort": "32771"
               }
           ]
       },
       "SandboxKey": "/var/run/docker/netns/b4bb7703aa7d",
       "SecondaryIPAddresses": null,
       "SecondaryIPv6Addresses": null,
       "EndpointID": "8e96a4e055c46a34331f3ae3b3c455ecdcddb6a16b2650fe53cdb638127e5255",
       "Gateway": "172.17.0.1",
       "GlobalIPv6Address": "",
       "GlobalIPv6PrefixLen": 0,
       "IPAddress": "172.17.0.5",
       "IPPrefixLen": 16,
       "IPv6Gateway": "",
       "MacAddress": "02:42:ac:11:00:05",
       "Networks": {
           "bridge": {
               "EndpointID": "8e96a4e055c46a34331f3ae3b3c455ecdcddb6a16b2650fe53cdb638127e5255",
               "Gateway": "172.17.0.1",
               "IPAddress": "172.17.0.5",
               "IPPrefixLen": 16,
               "IPv6Gateway": "",
               "GlobalIPv6Address": "",
               "GlobalIPv6PrefixLen": 0,
               "MacAddress": "02:42:ac:11:00:05"
           }
       }
   	.
   	.
   	.
   

   docker inspect命令展示Docker容器的细节，这里只显示网络信息。容器的ip地址为172.17.0.5，并使用网关172.17.0.1即 docker0。也可以看到容器6379端口被映射到本地宿主机32771端口。只是，因为运行在本地Docker宿主机上，所以不是一定要用映射的端 口，也可以直接使用Docker0分配的内网地址

   $ redis-cli  -h 172.17.0.5
   172.17.0.5:6379> 
   

   但是，通过这种方法连接两个容器，有两个大问题，第一，要在应用内对redis容器的ip地址做硬编程，第二，如果重启或容器意外中断后恢复，Docker会改变容器的ip地址。

5. 引用容器名字让两个容器相连首先删掉原来我们构建的Sinatra和redis容器，然后重新构建一个新的Sinatra和redis容器

   $ docker stop redis sinatra
   $ docker rm redis sinatra
   

   实现连接

   $ docker run -d --name redis kaelwang/redis
   a843b4e5adaa3630a08ebdbe8828a6028fbf6331ba537f082f4484dff8a6b27b
   
   $ docker run -p 4567 --name webapp --link redis:db -t -i -v $PWD/webapp:/opt/webapp kaelwang/sinatra /bin/bash
   root@d205ff072682:/# cat /etc/hosts
   172.17.0.4      d205ff072682
   127.0.0.1       localhost
   ::1     localhost ip6-localhost ip6-loopback
   fe00::0 ip6-localnet
   ff00::0 ip6-mcastprefix
   ff02::1 ip6-allnodes
   ff02::2 ip6-allrouters
   172.17.0.5      db a843b4e5adaa redis
   
   root@d205ff072682:/# env
   HOSTNAME=d205ff072682
   DB_NAME=/webapp/db
   DB_PORT_6379_TCP_PORT=6379
   TERM=xterm
   DB_PORT=tcp://172.17.0.5:6379
   DB_PORT_6379_TCP=tcp://172.17.0.5:6379
   LS_COLORS=rs=0:di=01;34:ln=01;...(此处信息较多省略)
   DB_ENV_REFRESHED_AT=2016-12-12
   PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin
   REFRESHED_AT=2016-12-12
   PWD=/
   DB_PORT_6379_TCP_ADDR=172.17.0.5
   DB_PORT_6379_TCP_PROTO=tcp
   SHLVL=1
   HOME=/root
   _=/usr/bin/env
   root@d205ff072682:/# 
   

   –link标志创建了两个容器间的父子相连，这个标志需要两个参数，一个是要连接的容器名字，另一个是连接后容器的别名。此处别名是db，别名让 我们可以访问公开的信息，而无需关注底层容器的名字，连接让父容器有能力访问子容器，并且把子容器的一些连接细节分享给父容器。这些细节有助于配置应用程 序并使用这个连接。

   连接也能得到一些安全上的额好处。启动redis容器时，并没有使用-p标志公开redis的端口。通过父容器直接访问任意子容器的公开端口。且只 有使用的–link标志连接到这个容器的容器才能连接到这个端口，容器的端口不需要对本地宿主机公开，现在我们已经拥有了一个非常安全的模型，在这个模 型里，容器话的应用程序限制了可被攻击的界面，减少了公开暴露的网络。也可以吧多个容器连接到一起，比如一个redis示例服务于多个web应用服务器。 出于一些原因，我们可以在启动Docker守护进程时加上–icc=false标志，关闭所有没有连接的容器间的通讯，这样强制Docker只允许有连 接的容器之间相互通信。

   我们通过env查看环境变量发现有一些以别名DB开头的，Docker在连接webapp和redis容器时，自动创建了这些以DB开头的环境变量。 这些自动创建的环境变量包含以下信息。

   • 子容器的名字
   • 容器里运行的服务所使用的协议，ip和端口
   • 容器里运行的不同的服务所指定的协议，ip和端口
   • 容器里由Docker设置的环境变量的值。
6. 使用容器连接来通信
   1. 使用环境变量里的一些连接信息。
   2. 使用DNS和/etc/hosts信息。

   应用程序会在本地查找名叫db的主机，找到/etc/hosts文件里的项解析到正确的ip地址，这也解决了硬编码IP地址的问题，因为hosts文件会随着你的Docker启动时自动更新相应信息。

   这个web应用程序栈由以下几部分组成

   • 一个运行Sinatra和web服务器容器
   • 一个Redis数据库容器
   • 两个容器间的一个安全连接

   这样就可以在本地环境构建，复制，迭代开发用于生产的应用程序，甚至很多复杂的多层应用程序。