當(dāng)Node.js遇見Docker

Node.js Best Practices - How to Become a Better Developer in 2017提到的幾點泌霍，我們Fundebug深有同感:

使用ES6
使用Promise
使用LTS
使用Docker
...

想必大家都知道ES6，Promise以及LTS太示，那Docker是啥玩意啊？翻遍Node文檔也沒見蹤跡啊!

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GitHub倉庫: Fundebug/nodejs-docker

什么是Docker?

Docker是最流行的的容器工具，沒有之一。本文并不打算深入介紹Docker练链，不過可以從幾個簡單的角度來理解Docker先壕。

從進(jìn)程的角度理解Docker

在Linux中瘩扼，所有的進(jìn)程構(gòu)成了一棵樹±牛可以使用pstree命令進(jìn)行查看:

pstree
init─┬─VBoxService───7*[{VBoxService}]
     ├─acpid
     ├─atd
     ├─cron
     ├─dbus-daemon
     ├─dhclient
     ├─dockerd─┬─docker-containe─┬─docker-containe─┬─redis-server───2*[{redis-server}]
     │         │                 │                 └─8*[{docker-containe}]
     │         │                 ├─docker-containe─┬─mongod───16*[{mongod}]
     │         │                 │                 └─8*[{docker-containe}]
     │         │                 └─11*[{docker-containe}]
     │         └─13*[{dockerd}]
     ├─6*[getty]
     ├─influxd───9*[{influxd}]
     ├─irqbalance
     ├─puppet───{puppet}
     ├─rpc.idmapd
     ├─rpc.statd
     ├─rpcbind
     ├─rsyslogd───3*[{rsyslogd}]
     ├─ruby───{ruby}
     ├─sshd─┬─sshd───sshd───zsh───pstree
     │      ├─sshd───sshd───zsh
     │      └─sshd───sshd───zsh───mongo───2*[{mongo}]
     ├─systemd-logind
     ├─systemd-udevd
     ├─upstart-file-br
     ├─upstart-socket-
     └─upstart-udev-br

可知集绰，init進(jìn)程為所有進(jìn)程的根(root)，其PID為1谆棺。

Docker將不同應(yīng)用的進(jìn)程隔離了起來栽燕，這些被隔離的進(jìn)程就是一個個容器。隔離是基于兩個Linux內(nèi)核機(jī)制實現(xiàn)的改淑，Namesapce和Cgroups碍岔。

Namespace可以從UTD、IPC朵夏、PID蔼啦、Mount，User和Network的角度隔離進(jìn)程仰猖。比如捏肢，不同的進(jìn)程將擁有不同PID空間掠河，這樣容器中的進(jìn)程將看不到主機(jī)上的進(jìn)程，也看不到其他容器中的進(jìn)程猛计。這與Node.js中模塊化以隔離變量的命名空間的思想是異曲同工的唠摹。

通過Cgroups，可以限制進(jìn)程對CPU奉瘤，內(nèi)存等資源的使用勾拉。簡單地說，我們可以通過Cgroups指定容器只能使用1G內(nèi)存盗温。

從進(jìn)程角度理解Docker藕赞，那每一個Docker容器就是被隔離的進(jìn)程及其子進(jìn)程。上文pstree的輸出中可以分辨出2個容器: mongodb和redis卖局。

從文件的角度理解Docker

基于Namespace與Cgroups的容器工具其實早已存在斧蜕，例如Linux-VServer，OpenVZ砚偶，LXC批销。然而，真正引爆容器技術(shù)的卻是后來者Docker染坯。為什么呢均芽？個人覺得是因為Docker鏡像以及Dockerfile。

在Linux中单鹿，一切皆文件掀宋，進(jìn)程的運行離不開各種各樣的文件。跑一個簡單的Node.js程序仲锄，傳統(tǒng)的做法是手動安裝各種依賴然后運行劲妙；而Docker則是將所有依賴（包括操作系統(tǒng)，Node儒喊，NPM模塊镣奋，源代碼）打包到一個Docker鏡像中，然后基于這個鏡像運行容器澄惊。

Docker鏡像可以通過Docker倉庫共享給其他人唆途，這樣他們只需要下載鏡像即可運行程序富雅。想象一下掸驱，當(dāng)我們需要在另一臺主機(jī)(比如生產(chǎn)服務(wù)器，新同事的機(jī)器)上運行一個Node.js應(yīng)用没佑，僅僅需要下載對應(yīng)的Docker鏡像就可以了毕贼，是不是很方便呢？

Docker鏡像可以通過文本文件蛤奢，即Dockerfile進(jìn)行定義鬼癣。不妨看一個簡單的例子(由于不可抗力陶贼，這個Dockerfile構(gòu)建大概會失敗，僅作為參考):

# 基于Ubuntu
FROM ubuntu

# 安裝Node.js與NPM
RUN apt-get update && apt-get -y install nodejs npm

# 安裝NPM模塊:Express
RUN npm install express

# 添加源代碼
ADD app.js /

其中待秃，FROM拜秧，RUN與ADD為Dockerfile命令。結(jié)合注釋章郁，該Dockerfile的含義非常直白枉氮。基于這個Dockerfile暖庄，使用docker build命令就可以構(gòu)建對應(yīng)的Docker鏡像聊替。基于這個Docker鏡像培廓，就可以運行Docker容器來執(zhí)行app.js:

var express = require("express");
var app = express();

app.get("/", function(req, res)
{
    res.send("Hello Fundebug!\n");
});

app.listen(3000);

Dockerfile實際上是將Docker鏡像代碼化了惹悄，另一方面也是將安裝依賴的過程代碼化了，于是我們就可以像管理源碼一樣使用git對Dockerfile進(jìn)行版本管理肩钠。

為啥用Docker?

當(dāng)你的系統(tǒng)越來越復(fù)雜的時候泣港，你會發(fā)現(xiàn)Docker的價值。

從應(yīng)用架構(gòu)角度理解Docker

剛開始价匠，你只需要寫一個Node.js程序爷速，掛載一個靜態(tài)網(wǎng)站；然后霞怀，你做了一個用戶賬號系統(tǒng)惫东，這時需要數(shù)據(jù)庫了，比如說MySQL; 后來毙石，為了提升性能廉沮，你引入了Memcached緩存；終于有一天徐矩，你決定把前后端分離滞时，這樣可以提高開發(fā)效率；當(dāng)用戶越來越多滤灯，你又不得不使用Nginx做反向代理; 對了坪稽，隨著功能越來越多，你的應(yīng)用依賴也會越來越多...總之鳞骤，你的應(yīng)用架構(gòu)只會越來越復(fù)雜窒百。不同的組件的安裝，配置與運行步驟各不相同豫尽，于是你不得不寫一個很長的文檔給新同事篙梢，只為了讓他搭建一個開發(fā)環(huán)境。

使用Docker的話美旧，你可以為不同的組件逐一編寫Dockerfile渤滞，分別構(gòu)建鏡像贬墩，然后運行在各個容器中。這樣做妄呕，將復(fù)雜的架構(gòu)統(tǒng)一了陶舞，所有組件的安裝和運行步驟統(tǒng)一為幾個簡單的命令:

構(gòu)建Docker鏡像: docker build
上傳Docker鏡像: docker push
下載Docker鏡像: docker pull
運行Docker容器: docker run

從應(yīng)用部署角度理解Docker

通常，你會有開發(fā)绪励，測試和生產(chǎn)服務(wù)器吊说，對于某些應(yīng)用，還會需要進(jìn)行構(gòu)建优炬。不同步驟的依賴會有一些不同颁井，并且在不同的服務(wù)器上執(zhí)行。如果手動地在不同的服務(wù)器上安裝依賴蠢护，是件很麻煩的事情雅宾。比如說，當(dāng)你需要為Node.js應(yīng)用添加一個新的npm模塊葵硕，或者升級一下Node.js眉抬，是不是得重復(fù)操作很多次？友情提示一下懈凹，手動敲命令是極易出錯的蜀变，有些失誤會導(dǎo)致致命的后果（參考最近Gitlab誤刪數(shù)據(jù)庫與AWS的S3故障）。

如果使用Docker的話介评，開發(fā)库北、構(gòu)建、測試们陆、生產(chǎn)將全部在Docker容器中執(zhí)行寒瓦，你需要為不同步驟編寫不同的Dockerfile。當(dāng)依賴變化時坪仇，僅需要稍微修改Dockerfile即可杂腰。結(jié)合構(gòu)建工具Jenkins，就可以將整個部署流程自動化椅文。

另一方面喂很，Dockerfile將Docker鏡像描述得非常精準(zhǔn)，能夠保證很強(qiáng)的一致性皆刺。比如少辣，操作系統(tǒng)的版本，Node.js的版本芹橡，NPM模塊的版本等毒坛。這就意味著，在本地開發(fā)環(huán)境運行成功的鏡像林说，在構(gòu)建煎殷、測試、生產(chǎn)環(huán)境中也沒有問題腿箩。還有豪直，不同的Docker容器是依賴于不同的Docker鏡像，這樣他們互不干擾珠移。比如弓乙，兩個Node.js應(yīng)用可以分別使用不同版本的Node.js。

從集群管理角度理解Docker

架構(gòu)規(guī)模越來越大的時候钧惧，你有必要引入集群了暇韧。這就意味著，服務(wù)器由1臺變成了多臺浓瞪，同一個應(yīng)用需要運行多個備份來分擔(dān)負(fù)載懈玻。當(dāng)然，你可以手動對集群的功能進(jìn)行劃分: Nginx服務(wù)器乾颁，Node.js服務(wù)器涂乌，MySQL服務(wù)器，測試服務(wù)器英岭，生產(chǎn)服務(wù)器...這樣做的好處是簡單粗暴湾盒；也可以說財大氣粗，因為資源閑置會非常嚴(yán)重诅妹。還有一點罚勾，每次新增節(jié)點的時候，你就不得不花大量時間進(jìn)行安裝與配置吭狡，這其實是一種低效的重復(fù)勞動荧库。

下載Docker鏡像之后，Docker容器可以運行在集群的任何一個節(jié)點赵刑。一方面分衫，各個組件可以共享主機(jī)，且互不干擾般此；另一方面蚪战，也不需要在集群的節(jié)點上安裝和配置任何組件。至于整個Docker集群的管理铐懊，業(yè)界有很多成熟的解決方案邀桑，例如Mesos，Kubernetes與Docker Swarm科乎。這些集群系統(tǒng)提供了調(diào)度壁畸，服務(wù)發(fā)現(xiàn)，負(fù)載均衡等功能，讓整個集群變成一個整體捏萍。

如何用Docker?

編寫Dockerfile

正確的Dockerfile是這樣的:

# 使用DaoCloud的Ubuntu鏡像
FROM daocloud.io/library/ubuntu:14.04

# 設(shè)置鏡像作者
MAINTAINER Fundebug <help@fundebug.com>

# 設(shè)置時區(qū)
RUN sudo sh -c "echo 'Asia/Shanghai' > /etc/timezone" && \
    sudo dpkg-reconfigure -f noninteractive tzdata

# 使用阿里云的Ubuntu鏡像
RUN echo '\n\
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ trusty main restricted universe multiverse\n\
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ trusty-security main restricted universe multiverse\n\
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ trusty-updates main restricted universe multiverse\n\
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ trusty-proposed main restricted universe multiverse\n\
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ trusty-backports main restricted universe multiverse\n\
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ trusty main restricted universe multiverse\n\
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ trusty-security main restricted universe multiverse\n\
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ trusty-updates main restricted universe multiverse\n\
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ trusty-proposed main restricted universe multiverse\n\
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ trusty-backports main restricted universe multiverse\n'\
> /etc/apt/sources.list

# 安裝node v6.10.1
RUN sudo apt-get update && sudo apt-get install -y wget

# 使用淘寶鏡像安裝Node.js v6.10.1
RUN wget https://npm.taobao.org/mirrors/node/v6.10.1/node-v6.10.1-linux-x64.tar.gz && \
    tar -C /usr/local --strip-components 1 -xzf node-v6.10.1-linux-x64.tar.gz && \
    rm node-v6.10.1-linux-x64.tar.gz 

WORKDIR /app

# 安裝npm模塊
ADD package.json /app/package.json

# 使用淘寶的npm鏡像
RUN npm install --production -d --registry=https://registry.npm.taobao.org

# 添加源代碼
ADD . /app

# 運行app.js
CMD ["node", "/app/app.js"]

有幾點值得注意的地方：

使用國內(nèi)DaoCloud的Docker倉庫太抓，阿里云的ubuntu鏡像以及淘寶的npm鏡像，否則會出事情的;
將時區(qū)設(shè)為Asia/Shanghai令杈，否則日志的時間會不大對勁;
使用.dockerignore忽略不需要添加到Docker鏡像的文件和目錄走敌，其語法與.gitigore一致;

更重要的一點是，package.json需要單獨添加逗噩。Docker在構(gòu)建鏡像的時候掉丽，是一層一層構(gòu)建的，僅當(dāng)這一層有變化時异雁，重新構(gòu)建對應(yīng)的層捶障。如果package.json和源代碼一起添加到鏡像，則每次修改源碼都需要重新安裝npm模塊纲刀，這樣木有必要项炼。所以，正確的順序是: 添加package.json柑蛇；安裝npm模塊芥挣；添加源代碼。

構(gòu)建Docker鏡像

使用docker build命令構(gòu)建Docker鏡像

sudo docker build -t fundebug/nodejs .

其中耻台，-t選項用于指定鏡像的名稱空免。

使用docker images命令查看Docker鏡像

sudo docker images
REPOSITORY                    TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
fundebug/nodejs               latest              64530ce811a1        32 minutes ago      266.4 MB
daocloud.io/library/ubuntu    14.04               b969ab9f929b        9 weeks ago         188 MB

可知，fundebug/nodejs鏡像的大小為266.4MB盆耽，在ubuntu鏡像的基礎(chǔ)上增加了80MB左右蹋砚。

運行Docker容器

使用docker run命令運行Docker容器

sudo docker run -d --net=host --name=hello-fundebug fundebug/nodejs

其中，-d選項表示容器在后臺運行摄杂；--net選項指定容器的網(wǎng)絡(luò)模式坝咐，host表示與主機(jī)共享網(wǎng)絡(luò)；--name指定了容器的名稱析恢。

使用docker ps命令查看Docker容器

sudo docker ps
CONTAINER ID        IMAGE                             COMMAND                  CREATED             STATUS              PORTS               NAMES
e8eb5473970c        fundebug/nodejs                   "node /app/app.js"       37 minutes ago      Up 37 minutes                           hello-

可知墨坚，COMMAND為"node /app/app.js"，表示容器中運行的命令映挂。這是我們再Dockerfile中使用CMD指定的泽篮。不妨使用docker exec命令在容器內(nèi)執(zhí)行ps命令查看容器內(nèi)的進(jìn)程：

sudo docker exec hello-fundebug ps -f
UID        PID  PPID  C STIME TTY          TIME CMD
root         1     0  0 15:14 ?        00:00:00 node /app/app.js

可知，容器內(nèi)的1號進(jìn)程即為node進(jìn)程node /app/app.js柑船。在Linux中帽撑，PID為1進(jìn)程按說是唯一的，即init進(jìn)程鞍时。但是亏拉，容器使用了內(nèi)核的Namespace機(jī)制扣蜻，為容器創(chuàng)建了獨立的PID空間，因此容器中也有1號進(jìn)程及塘。

測試

使用curl命令訪問:

curl localhost:3000
Hello Fundebug!

是否用Docker莽使？

一方面，使用Docker能夠帶來很大益處磷蛹；另一方面吮旅，引入Docker必然會有很多挑戰(zhàn)溪烤，需要熟悉Docker才能應(yīng)對自如味咳。想必這是一個艱難的決定。如果從長遠(yuǎn)的角度來看檬嘀，Docker正在成為應(yīng)用開發(fā)槽驶，部署，發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)鸳兽，也許我們不得不用開放的心態(tài)對待它掂铐。

作為Node.js開發(fā)者，真正理解Docker可能需要一些時間揍异，但是它可以給你帶來很多便利全陨。歡迎加入我們Fundebug的Node.js技術(shù)交流群，老司機(jī)帶你玩轉(zhuǎn)酷炫的Docker技術(shù)衷掷。