以 Docker Compose 協調 Terraform 與多容器應用

在現代軟體開發與維運實務中，將命令行工具容器化是提升環境一致性與管理效率的關鍵策略。本文從 Docker 容器執行 Terraform 的流程切入，說明如何藉由容器封裝基礎設施即代碼（IaC）工具，達成環境標準化與版本彈性。然而，當應用架構走向多服務協作時，單一容器的管理模式便顯不足。因此，文章將焦點轉向 Docker Compose，深入探討其作為多容器應用協調工具的核心概念，解釋如何透過宣告式 YAML 配置文件，定義服務、網路與儲存卷之間的依賴關係。透過具體部署案例，呈現 Docker Compose 在簡化服務通訊與生命週期管理方面的實踐價值。

Docker 運行 Terraform 與 Docker Compose 基礎

本節將延續 Docker 運行命令行工具的討論，完成 Terraform 的執行流程，並介紹 Docker Compose 的基本概念與用途，為後續的多容器應用部署奠定基礎。

完成 Terraform 執行流程

在 Docker 容器內運行 Terraform 的過程中，繼 init 和 plan 命令之後，我們需要執行 apply 命令來實際創建或修改基礎設施。

執行 terraform apply:

docker run -i -t -v ${PWD}:/usr/tf -w /usr/tf \
  --env ARM_CLIENT_ID="<azure_client_id>" \
  --env ARM_CLIENT_SECRET="<azure_client_secret>" \
  --env ARM_SUBSCRIPTION_ID="<azure_subscription_id>" \
  --env ARM_TENANT_ID="<azure_tenant_id>" \
  hashicorp/terraform:latest apply plan.tfplan

這個命令使用之前 plan 命令生成的 plan.tfplan 文件來執行變更。這確保了 Terraform 將應用先前預覽過的確切變更。

使用 Docker 運行命令行工具的優勢

將命令行工具（如 Terraform）運行在 Docker 容器內，提供了顯著的優勢：

簡化本地環境配置: 無需在本地機器上安裝和配置這些工具及其複雜的依賴項。Docker 映像已經包含了所有必需的組件，實現了環境的隔離和標準化。
版本管理靈活性: 可以輕鬆地在本地運行同一工具的不同版本，而不會產生衝突。只需拉取並運行對應版本的 Docker 映像即可，這對於測試新版本或維護與特定版本兼容的項目至關重要。

Docker Compose 介紹

在之前的章節中，我們學習了如何單獨構建和運行 Docker 映像。然而，現代應用程式通常不是獨立運行的，它們需要與其他服務（如數據庫、API 服務）協同工作。這就引入了多容器部署的需求。

Docker Compose 是一個用於定義和運行多容器 Docker 應用程式的工具。它允許您使用一個 YAML 文件來配置應用程式的所有服務、網絡和卷。通過一個簡單的命令，您可以啟動、停止和管理應用程式的所有組件。

Docker Compose 的核心概念:

服務 (Services): 在 Docker Compose 文件中，每個服務代表一個容器。您可以定義多個服務，例如一個 Web 應用服務、一個數據庫服務等。
映像 (Images): 每個服務都基於一個 Docker 映像構建。
卷 (Volumes): 用於持久化容器數據，確保數據不會隨著容器的銷毀而丟失。
網絡 (Networks): 允許容器之間相互通信，並與外部環境進行交互。

使用 Docker Compose，您可以將一個複雜的應用程式（例如，一個 Web 應用程式與一個 MySQL 數據庫）定義為一個單一的部署單元，極大地簡化了多容器應用的管理和部署流程。

Docker Compose 安裝

Windows 和 macOS: Docker Compose 通常已預裝在 Docker Desktop 中。
Linux: 在 Linux 上，您可能需要按照官方文檔進行單獨安裝。

基本 Docker Compose 配置示例

我們將以一個常見的場景為例：運行一個 Nginx Web 服務器，並將其連接到一個 MySQL 數據庫。

創建 docker-compose.yml 文件: 在項目目錄中創建一個名為 docker-compose.yml 的文件，並使用 YAML 語法定義服務。

version: '3.8' # 指定 Docker Compose 文件格式版本

services:
  # Nginx Web 服務
  web:
    image: nginx:latest # 使用官方 Nginx 映像
    ports:
      - "80:80" # 將主機的 80 端口映射到容器的 80 端口
    volumes:
      - ./html:/usr/share/nginx/html # 掛載本地 html 目錄到 Nginx 的 Web 根目錄
    depends_on:
      - db # 確保數據庫服務先啟動

  # MySQL 數據庫服務
  db:
    image: mysql:5.7 # 使用官方 MySQL 5.7 映像
    environment:
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: your_strong_password # 設定 MySQL root 用戶密碼
      MYSQL_DATABASE: myappdb # 設定數據庫名稱
    volumes:
      - db_data:/var/lib/mysql # 使用命名卷持久化數據庫數據

# 定義命名卷
volumes:
  db_data:

services: 定義了應用程式的各個組件（服務）。
web 服務: 使用 Nginx 映像，暴露端口 80，並將本地的 html 文件夾掛載到 Nginx 的 Web 根目錄。depends_on 指示 Nginx 服務依賴於 db 服務。
db 服務: 使用 MySQL 5.7 映像，並通過 environment 變量設置了數據庫名稱和 root 密碼。volumes 指示使用一個名為 db_data 的命名卷來持久化數據。
volumes: 在頂層定義了命名卷 db_data。

執行 Docker Compose 配置

在保存 docker-compose.yml 文件後，您可以在終端中執行以下命令來啟動應用程式：

docker-compose up -d

up: 啟動並運行服務。
-d: 在後台模式（detached mode）下運行容器。

執行此命令後，Docker Compose 將會自動拉取所需的映像（Nginx 和 MySQL），創建網絡，創建卷，然後啟動所有定義的服務。您可以在瀏覽器中訪問 http://localhost 來查看 Nginx 服務的運行情況（如果您的本地 html 目錄中有相應的 index.html 文件）。

Docker Compose 實戰：Nginx 與 MySQL 部署

本節將深入探討如何利用 Docker Compose 編寫配置文件，並實際運行一個包含 Nginx Web 服務器和 MySQL 數據庫的多容器應用程式。

Docker Compose 配置文件編寫

在開始之前，首先確認 Docker Compose 已正確安裝。可以通過運行 docker-compose version 命令來驗證。

接下來，我們將創建一個名為 docker-compose.yml 的文件，其中定義了我們應用程式的服務。

Nginx 服務配置:
```
version: '3' # 指定 Docker Compose 文件格式版本

services:
  nginx:
    image: nginx:latest # 使用最新的官方 Nginx 映像
    container_name: nginx-container # 為容器指定一個易於識別的名稱
    ports:
      - "8080:80" # 將主機的 8080 端口映射到容器的 80 端口
```
- services: 這是 Docker Compose 文件的主鍵，用於定義應用程式中的各個服務。
- nginx: 這是一個服務名稱，代表我們的 Nginx 服務。
- image: nginx:latest: 指定使用最新的官方 Nginx Docker 映像。
- container_name: nginx-container: 為此 Nginx 容器指定一個固定的名稱，方便管理和識別。
- ports: - "8080:80": 這是端口映射。它將主機（您的電腦）的 8080 端口映射到 Nginx 容器內部的 80 端口。這意味著您可以通過訪問主機的 localhost:8080 來訪問 Nginx 服務。
MySQL 服務配置: 在同一個 docker-compose.yml 文件中，我們添加 MySQL 服務的配置：
```
  mysql:
    image: mysql:5.7 # 使用 MySQL 5.7 版本映像
    container_name: mysql-container # 為 MySQL 容器指定名稱
    environment:
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: secret # 設定 MySQL root 用戶的密碼
      MYSQL_DATABASE: mydb # 設定要創建的數據庫名稱
      MYSQL_USER: myuser # 設定一個新的數據庫用戶名
      MYSQL_PASSWORD: password # 設定新用戶的密碼
```
- mysql: 這是 MySQL 服務的名稱。
- image: mysql:5.7: 指定使用 MySQL 5.7 版本映像。選擇特定版本有助於確保環境的一致性。
- container_name: mysql-container: 為 MySQL 容器指定一個名稱。
- environment: 這是一個關鍵部分，用於設置 MySQL 容器啟動時所需的環境變量。
  - MYSQL_ROOT_PASSWORD: 設定了 root 用戶的密碼。
  - MYSQL_DATABASE: 在啟動時自動創建一個名為 mydb 的數據庫。
  - MYSQL_USER 和 MYSQL_PASSWORD: 設定了一個新的數據庫用戶 myuser 及其密碼，用於訪問 mydb 數據庫。

執行 Docker Compose

編寫好 docker-compose.yml 文件後，我們就可以使用 Docker Compose 命令來啟動這些容器了。

啟動容器: 在終端中，導航到包含 docker-compose.yml 文件的目錄，然後執行以下命令：
```
docker-compose up -d
```
- docker-compose up: 這個命令會讀取當前目錄下的 docker-compose.yml 文件，並根據其中的定義創建和啟動所有服務的容器。
- -d (detached mode): 這個選項讓容器在後台運行，不會阻塞終端。
執行此命令後，Docker Compose 會自動完成以下操作：
- 拉取 nginx:latest 和 mysql:5.7 映像（如果本地不存在）。
- 創建一個 Docker 網絡，讓 nginx 和 mysql 服務能夠相互通信。
- 創建並啟動 nginx-container 和 mysql-container 這兩個容器。
- 為 MySQL 容器配置數據庫、用戶和密碼。

視覺化 Docker Compose 服務架構

以下圖示展示了通過 docker-compose.yml 文件定義的 Nginx 和 MySQL 服務之間的關係。

@startuml
!define DISABLE_LINK
!define PLANTUML_FORMAT svg
!theme _none_

skinparam dpi auto
skinparam shadowing false
skinparam linetype ortho
skinparam roundcorner 5
skinparam defaultFontName "Microsoft JhengHei UI"
skinparam defaultFontSize 16
skinparam minClassWidth 100

title Docker Compose Multi-Container Setup

component "Docker Host Machine" {
  artifact "docker-compose.yml" as COMPOSE_FILE
  artifact "Nginx Container\n(nginx-container)" as NGINX_CONT
  artifact "MySQL Container\n(mysql-container)" as MYSQL_CONT
  artifact "Docker Network\n(e.g., projectname_default)" as DOCKER_NET
  artifact "Volume\n(e.g., db_data)" as DB_VOLUME
}

component "External Services" {
  artifact "Nginx Image" as NGINX_IMG
  artifact "MySQL Image" as MYSQL_IMG
}

COMPOSE_FILE --> NGINX_CONT : Defines Nginx Service
COMPOSE_FILE --> MYSQL_CONT : Defines MySQL Service
COMPOSE_FILE --> DOCKER_NET : Defines Network
COMPOSE_FILE --> DB_VOLUME : Defines Volume

NGINX_CONT --> NGINX_IMG : Uses Image
MYSQL_CONT --> MYSQL_IMG : Uses Image
MYSQL_CONT --> DB_VOLUME : Persists Data

NGINX_CONT -- DOCKER_NET : Connects to Network
MYSQL_CONT -- DOCKER_NET : Connects to Network

NGINX_CONT --> MYSQL_CONT : Communicates via Network\n(using service name 'mysql')

NGINX_CONT : Exposes Port 8080 (Host)\n to Port 80 (Container)

stop

@enduml

看圖說話：

此圖示描繪了 Docker Compose 如何協調多個容器構成一個應用程式。核心是「Docker Host Machine」上的 docker-compose.yml 文件，它定義了「Nginx Container (nginx-container)」和「MySQL Container (mysql-container)」兩個服務。

每個容器都基於相應的 Docker 映像（「Nginx Image」和「MySQL Image」）構建。Docker Compose 會自動創建一個「Docker Network」，讓這兩個容器能夠在內部進行通信。Nginx 容器通過主機的 8080 端口暴露服務，而 MySQL 容器則使用一個「Volume (db_data)」來持久化其數據。

關鍵在於，Nginx 容器可以通過服務名稱 mysql（在 docker-compose.yml 文件中定義）直接訪問 MySQL 容器，而無需知道其 IP 地址。這極大地簡化了服務之間的通信配置。

縱觀現代應用程式開發與維運的複雜性演進，從單一工具的容器化到多容器應用的系統性編排，標示了一次關鍵的思維躍遷。將 Terraform 這類命令行工具置於 Docker 中運行，是解決環境依賴與版本衝突的卓越起點，實現了開發環境的標準化與隔離，屬於一種高效的資源最佳化實踐。

然而，Docker Compose 的引入，則將我們的視角從單一「元件效能」提升至「系統架構」的層次。其核心價值不僅在於簡化多容器啟動的指令，更在於提供了一種宣告式的語言來定義服務間的依賴關係、網絡通訊與數據持久化策略。此舉將原本隱晦、需要透過指令式腳本維護的系統拓撲，轉化為清晰、可版本控制的組態文件。真正的挑戰與瓶頸，並非學習 YAML 語法，而是促使開發與維運團隊從關注獨立服務，轉向建立系統性思考的心智模式。

展望未來，這種以 Docker Compose 為代表的宣告式編排方法，將進一步模糊本地開發、持續整合與生產環境的界線，形成一個高度一致的開發維運生態系。服務間的互動關係在開發初期即被明確定義，大幅降低了後期整合的風險與溝通成本。

對於追求高效能交付的技術領導者而言，引導團隊掌握從單一工具容器化到多容器應用編排的思維躍遷，不僅是技術能力的升級，更是提升團隊整體協作效率與交付品質的關鍵槓桿。

玄貓

技術愛好者，專注於分享程式開發、雲端技術與 AI 應用的心得體會。