多容器应用与编排——AI教你学Docker

2.2 多容器应用与编排

现代应用通常由多个服务（如 Web、数据库、缓存等）组成，每个服务运行在独立的容器里。如何高效管理、协调、扩展、升级这些多容器应用，成为容器化实践的核心。容器编排工具（如 Docker Compose、Swarm、Kubernetes）正是为此而生。

一、Compose：本地/开发环境多容器编排

1. 概述

• Docker Compose 是用于定义和运行多容器 Docker 应用的工具。
• 通过 docker-compose.yml 文件，描述服务、网络、卷、依赖等，实现“一键部署”。
• 适合开发、测试、单机环境下的多容器协作。

2. 基本用法

示例：Web + Redis Compose 文件

version: '3'
services:
  web:
    image: myweb:v1
    ports:
      - "8080:80"
    depends_on:
      - redis
  redis:
    image: redis:latest
    volumes:
      - redisdata:/data
volumes:
  redisdata:

• 启动所有服务：docker compose up -d
• 停止/移除：docker compose down
• 查看日志：docker compose logs -f
• 适合：本地开发、多服务集成测试、CI 环境

二、Swarm：原生 Docker 集群编排

1. 概述

• Docker Swarm 是 Docker 官方内置的集群和服务编排方案。
• 支持多主机容器调度、服务发现、负载均衡、自动恢复。
• 轻量级、易上手，兼容 Compose 格式。

2. 基本功能

• 节点管理：Swarm 集群由“管理节点”和“工作节点”组成。
• 服务部署：docker service create ... 部署分布式服务
• 负载均衡：服务自动分配到多个节点，流量均衡分发
• 滚动升级、自动恢复

3. 常用命令

docker swarm init                  # 初始化管理节点
docker swarm join ...              # 工作节点加入集群
docker service create ...          # 创建服务
docker service scale web=3         # 扩展副本数
docker node ls                     # 查看集群节点

• 适合：中小型集群、对 Docker 生态集成要求高的场景

三、Kubernetes（K8s）：云原生标准编排

1. 概述

• Kubernetes（K8s） 是当前最流行的开源容器编排平台，发源于 Google。
• 提供自动部署、扩展、服务发现、负载均衡、滚动升级、自愈、配置/密钥管理等强大功能。
• 支持大规模生产集群、混合云、弹性伸缩、服务治理等高级需求。

2. 基本概念

• Pod：最小调度单元，通常封装一个或多个紧密协作的容器
• Deployment：部署和管理无状态应用，支持副本、升级、回滚
• Service：服务发现与负载均衡
• ConfigMap/Secret：配置和敏感信息管理
• Namespace：资源隔离

3. 示例 Deployment YAML

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: myweb
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: myweb
  template:
    metadata:
      labels:
        app: myweb
    spec:
      containers:
        - name: web
          image: myweb:v1
          ports:
            - containerPort: 80

• 应用部署：kubectl apply -f deployment.yaml
• 查看服务：kubectl get pods,svc
• 适合：生产级集群、云原生、DevOps、微服务架构

四、三者对比与选型建议

特性	Compose	Swarm	Kubernetes
适用场景	单机开发、测试	小型生产、Docker原生集群	大型生产、云原生
集群管理	不支持	内置（Swarm模式）	完善（多组件协作）
服务发现	内部DNS、外部端口映射	内置	强大且可扩展
扩容/自愈	手动	自动	自动、策略丰富
配置与密钥管理	基本支持	基本支持	高级（ConfigMap/Secret）
社区生态	官方，活跃	官方，逐渐淡出	最活跃，云原生标准
复杂度	低	中	高

五、最佳实践

• 开发/测试：推荐 Compose 简化环境搭建，快速集成多服务。
• 生产/小集群：可用 Swarm，部署简单，易于运维。
• 大规模、云原生、复杂微服务：优选 Kubernetes，配合 Helm、Operator、CI/CD 实现自动化管理。
• 持续交付：结合流水线自动生成并部署 Compose/K8s YAML，提高效率与一致性。

六、补充工具

• Helm：Kubernetes 的包管理器，便于复用、发布和管理复杂应用模板。
• Kustomize：声明式管理 K8s 配置差异。
• Kompose：支持将 Compose 文件自动转换为 K8s 资源清单。

七、参考资料

• Docker Compose 官方文档
• Docker Swarm 官方文档
• Kubernetes 官方文档
• Helm 项目主页