Практика 7. Docker Compose: многоконтейнерные приложения

---

Цель работы

Освоить Docker Compose для управления многоконтейнерными приложениями: сервисы, сети, volumes, healthchecks, переменные окружения.

---

Часть 1. Первый docker-compose.yml

Задание 1.1. Установка и проверка

1. Проверьте версию Docker Compose:

   docker compose version

   Если не установлен:

   sudo apt install docker-compose-plugin

Задание 1.2. Один сервис

1. Создайте рабочий каталог:

   mkdir -p ~/compose-lab && cd ~/compose-lab

2. Создайте docker-compose.yml:

   services:
     web:
       image: nginx:alpine
       ports:
         - "8080:80"
       volumes:
         - ./html:/usr/share/nginx/html:ro

3. Создайте HTML-файл:

   mkdir html
   echo "<h1>Docker Compose работает!</h1>" > html/index.html

4. Запустите:

   docker compose up -d
   docker compose ps
   curl http://localhost:8080

5. Просмотрите логи и остановите:

   docker compose logs
   docker compose down

---

Часть 2. Многосервисное приложение

Задание 2.1. Приложение + БД + кэш

Создайте проект со следующей структурой:

~/compose-lab/
├── docker-compose.yml
├── .env
├── app/
│   ├── Dockerfile
│   ├── requirements.txt
│   └── app.py
└── html/

Файл app/requirements.txt:

flask==3.0.0
psycopg2-binary==2.9.9
redis==5.0.1

Файл app/app.py:

import os
import json
from datetime import datetime
from flask import Flask, jsonify
import psycopg2
import redis

app = Flask(__name__)

# Подключение к Redis
redis_client = redis.Redis(
    host=os.environ.get('REDIS_HOST', 'redis'),
    port=int(os.environ.get('REDIS_PORT', 6379)),
    decode_responses=True
)

def get_db_connection():
    return psycopg2.connect(os.environ.get('DATABASE_URL'))

@app.route('/')
def index():
    # Увеличиваем счётчик посещений в Redis
    visits = redis_client.incr('visits')
    return jsonify({
        "message": "Hello from Docker Compose!",
        "visits": visits,
        "timestamp": datetime.now().isoformat(),
        "hostname": os.uname().nodename
    })

@app.route('/db')
def db_check():
    try:
        conn = get_db_connection()
        cur = conn.cursor()
        cur.execute('SELECT version();')
        version = cur.fetchone()[0]
        cur.close()
        conn.close()
        return jsonify({"database": "connected", "version": version})
    except Exception as e:
        return jsonify({"database": "error", "message": str(e)}), 500

@app.route('/health')
def health():
    return jsonify({"status": "healthy"})

if __name__ == '__main__':
    port = int(os.environ.get('PORT', 5000))
    app.run(host='0.0.0.0', port=port, debug=True)

Файл app/Dockerfile:

FROM python:3.12-slim

WORKDIR /app

COPY requirements.txt .
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt

COPY app.py .

RUN adduser --disabled-password --gecos "" appuser
USER appuser

EXPOSE 5000

CMD ["python", "app.py"]

Файл .env:

POSTGRES_USER=appuser
POSTGRES_PASSWORD=appsecret
POSTGRES_DB=appdb
APP_PORT=8080

Файл docker-compose.yml:

services:
  web:
    build:
      context: ./app
      dockerfile: Dockerfile
    ports:
      - "${APP_PORT:-8080}:5000"
    environment:
      DATABASE_URL: postgresql://${POSTGRES_USER}:${POSTGRES_PASSWORD}@db:5432/${POSTGRES_DB}
      REDIS_HOST: redis
      REDIS_PORT: 6379
    depends_on:
      db:
        condition: service_healthy
      redis:
        condition: service_healthy
    restart: unless-stopped
    networks:
      - app-network

  db:
    image: postgres:16-alpine
    environment:
      POSTGRES_USER: ${POSTGRES_USER}
      POSTGRES_PASSWORD: ${POSTGRES_PASSWORD}
      POSTGRES_DB: ${POSTGRES_DB}
    volumes:
      - db-data:/var/lib/postgresql/data
    healthcheck:
      test: ["CMD-SHELL", "pg_isready -U ${POSTGRES_USER}"]
      interval: 10s
      timeout: 5s
      retries: 5
      start_period: 30s
    restart: unless-stopped
    networks:
      - app-network

  redis:
    image: redis:7-alpine
    command: ["redis-server", "--maxmemory", "64mb", "--maxmemory-policy", "allkeys-lru"]
    volumes:
      - redis-data:/data
    healthcheck:
      test: ["CMD", "redis-cli", "ping"]
      interval: 10s
      timeout: 3s
      retries: 3
    restart: unless-stopped
    networks:
      - app-network

volumes:
  db-data:
  redis-data:

networks:
  app-network:
    driver: bridge

Задание 2.2. Запуск и проверка

1. Соберите и запустите:

   cd ~/compose-lab
   docker compose up -d --build

2. Проверьте состояние сервисов:

   docker compose ps

   Дождитесь, пока все сервисы станут healthy.

3. Протестируйте приложение:

   # Главная страница (с счётчиком посещений)
   curl http://localhost:8080
   curl http://localhost:8080
   curl http://localhost:8080
   
   # Проверка БД
   curl http://localhost:8080/db
   
   # Health check
   curl http://localhost:8080/health

4. Просмотрите логи:

   docker compose logs -f web      # Логи только web-сервиса
   docker compose logs -f          # Логи всех сервисов

---

Часть 3. Управление и отладка

Задание 3.1. Выполнение команд внутри контейнеров

1. Подключитесь к PostgreSQL:

   docker compose exec db psql -U appuser -d appdb

   Внутри psql:

   \dt
   SELECT version();
   \q

2. Проверьте Redis:

   docker compose exec redis redis-cli

   Внутри redis-cli:

   GET visits
   KEYS *
   EXIT

3. Откройте shell в контейнере web:

   docker compose exec web sh
   env | grep -E "(DATABASE|REDIS)"
   exit

Задание 3.2. Перезапуск и пересборка

1. Пересоберите только один сервис:

   docker compose build web
   docker compose up -d web

2. Перезапустите без пересборки:

   docker compose restart web

3. Пересоберите всё с нуля:

   docker compose build --no-cache
   docker compose up -d

Задание 3.3. Остановка и удаление

1. Остановите всё:

   docker compose down

   Данные в volumes сохраняются.

2. Остановите и удалите volumes:

   docker compose down -v

   Данные потеряны.

---

Часть 4. Переменные окружения

Задание 4.1. Приоритет переменных

1. Измените порт через переменную окружения shell:

   APP_PORT=9090 docker compose up -d
   curl http://localhost:9090
   docker compose down

2. Измените порт в .env на 8888 и запустите без shell-переменной:

   # Отредактируйте .env: APP_PORT=8888
   docker compose up -d
   curl http://localhost:8888
   docker compose down

3. Используйте значение по умолчанию из compose-файла (удалите APP_PORT из .env):

   docker compose up -d
   curl http://localhost:8080    # Используется default из ${APP_PORT:-8080}
   docker compose down

Задание 4.2. env_file

1. Создайте файл config/app.env:

   mkdir config
   cat > config/app.env << 'EOF'
   LOG_LEVEL=debug
   SECRET_KEY=my-secret-key-12345
   EOF

2. Подключите его в compose-файле к сервису web:

   web:
     env_file:
       - ./config/app.env

3. Проверьте, что переменные доступны внутри контейнера:

   docker compose up -d --build
   docker compose exec web env | grep -E "(LOG_LEVEL|SECRET_KEY)"
   docker compose down

---

Часть 5. Масштабирование

Задание 5.1. Запуск нескольких экземпляров

1. Измените порт web-сервиса, чтобы Docker назначал случайные порты:

   web:
     ports:
       - "5000"    # Случайный порт на хосте

2. Запустите 3 экземпляра:

   docker compose up -d --scale web=3
   docker compose ps

3. Узнайте назначенные порты:

   docker compose port web 5000
   docker compose ps --format "table {{.Name}}\t{{.Ports}}"

4. Проверьте каждый экземпляр (hostname будет разным):

   # Получите порты и проверьте каждый
   for port in $(docker compose ps web --format '{{.Ports}}' | grep -oP '\d+(?=->5000)'); do
     echo "Port $port:"
     curl -s http://localhost:$port | python3 -m json.tool
     echo ""
   done

5. Вернитесь к одному экземпляру:

   docker compose up -d --scale web=1
   docker compose down

---

Часть 6. Реестры образов

Задание 6.1. Тегирование и публикация

1. Тегируйте образ для Docker Hub (замените yourusername):

   docker compose build web
   docker tag compose-lab-web:latest yourusername/compose-lab-web:1.0.0
   docker images | grep compose-lab

2. (Необязательно) Войдите в Docker Hub и отправьте:

   docker login
   docker push yourusername/compose-lab-web:1.0.0

---

Мини-проект: полноценный стек с Nginx

Дополните проект reverse proxy на Nginx, чтобы получить архитектуру:

Клиент → Nginx (порт 80) → Web App (порт 5000) → PostgreSQL + Redis

1. Создайте файл nginx/nginx.conf:

   upstream web_app {
       server web:5000;
   }
   
   server {
       listen 80;
   
       location / {
           proxy_pass http://web_app;
           proxy_set_header Host $host;
           proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
       }
   
       location /health {
           proxy_pass http://web_app/health;
       }
   }

2. Добавьте сервис nginx в docker-compose.yml:

   nginx:
     image: nginx:alpine
     ports:
       - "80:80"
     volumes:
       - ./nginx/nginx.conf:/etc/nginx/conf.d/default.conf:ro
     depends_on:
       - web
     restart: unless-stopped
     networks:
       - app-network

3. Уберите проброс порта у web-сервиса (трафик идёт только через nginx).

4. Запустите и проверьте:

   docker compose up -d --build
   curl http://localhost
   curl http://localhost/health
   docker compose logs -f nginx
   docker compose down

---

Контрольные вопросы

1. Какую проблему решает Docker Compose по сравнению с docker run?
2. Из каких секций верхнего уровня состоит docker-compose.yml?
3. Чем image отличается от build в описании сервиса?
4. Как сервисы обращаются друг к другу внутри Compose? Почему работают DNS-имена?
5. Чем bind mount отличается от named volume в контексте Compose?
6. Опишите приоритет переменных окружения в Docker Compose.
7. Зачем нужны healthchecks? Чем service_healthy отличается от service_started?
8. Что произойдёт при docker compose down? А при docker compose down -v?
9. Какие ограничения у масштабирования через --scale?
10. Чем Docker Compose отличается от Kubernetes? Когда использовать каждый?