使用dockerfile 搭建django系統（nginx＋redis+mongodb+celery）

背景

有需求需要對django系統進行docker化，以達到靈活部署和容災。該系統基於django 2.2版本開發，數據庫採用mongodb，服務器使用nginx，因系統有部分異步任務，異步任務則採用clelery+redis實現。
基於該需求，所採用的思路是：“基於ubuntu16.04”源鏡像，根據dockerfile製作各個運行環境的鏡像。因docker提倡單應用單鏡像，故這裏將django源代碼程序作爲一個鏡像、mongodb作爲一個鏡像、nginx作爲一個鏡像、redis作爲一個鏡像。並最終使用docker-compose對這些鏡像做編排。（假設當前已瞭解docker與docker-compose知識）

實現

下面就是一步步製作docker鏡像了。關於各個鏡像的Dockerfile模板，這裏有一個非常好用的網站，可在網站中搜索自己感興趣的項目，得到其Dockerfile。假設ubuntu16.04的源鏡像及版本名爲：ubuntu:16.04。
首先我們在宿主機(宿主機爲ubuntu16.04系統，用戶爲user)中建立一個父文件夾例如名爲vs，其中的目錄如下：

mongodb_vs： 存放mongod的數據、配置文件與dockerfile文件；
vsapp： 存放django系統的源代碼、相關配置文件與dockerfile文件；
redis_vs： 存放redis的配置文件與dockerfile文件；
nginx_vs： 存放nginx的配置文件與dockerfile文件。

1. mongodb鏡像

首先是mongodb鏡像的Dockerfile，內容如下:

FROM  ubuntu:16.04

RUN apt-get update
RUN apt-get install gcc -y
RUN apt-get install g++ -y
RUN apt-get install make -y
RUN apt-get install wget -y

# Install MongoDB.
RUN \
  apt-key adv --keyserver hkp://keyserver.ubuntu.com:80 --recv 7F0CEB10 && \
  echo 'deb http://downloads-distro.mongodb.org/repo/ubuntu-upstart dist 10gen' > /etc/apt/sources.list.d/mongodb.list && \
  apt-get update && \
  apt-get install -y mongodb-org && \
  rm -rf /var/lib/apt/lists/*

# Define mountable directories.
VOLUME ["/data/db"]

# Define working directory.
WORKDIR /data
RUN mkdir bin && mkdir log
COPY mongodb.conf ./bin/

# Expose ports.
#   - 27017: process
#   - 28017: http
EXPOSE 27017
EXPOSE 28017

# Define default command.
# CMD ["mongod", "-f", "./bin/mongodb.conf"]

Dockerfile解釋：首先更新ubuntu的源，然後下載mongodb的安裝包並安裝；在鏡像中定義了“/data/db”的數據卷路徑，並在/data/路徑下創建了bin文件夾與log文件夾(db文件夾與log文件夾分別用來存儲mongodb的數據庫和mongodb運行的log。bin文件夾用來存放mongodb的配置文件)；將宿主機下的mongodb配置文件“mongodb.conf”文件拷貝到鏡像中的bin文件夾下；暴露mongodb運行的相應端口。
Dockerfile運行條件：要想運行該Dockerfile，需要有配置文件mongodb.conf的支持。在mongodb_vs文件夾下放入Dockerfile並創建一個文件mongodb.conf和一個data文件夾，data文件夾中有db和log兩個空文件夾（db和log用來存儲mongodb運行中的數據庫和log）。整體目錄如下:

--mongodb_vs
  --Dockerfile
  --mongodb.conf
  --data
    --db
    --log

mongodb.conf內容如下：

# db path
dbpath = /data/db/
# log path
logpath = /data/log/logs.log
port = 27017
# fork = true
# auth = true

以上內容中，fork表示是否在後臺運行mongodb，auth表示mongodb是否要進行認證，目前我們先將這兩個禁用掉。
編譯鏡像：在mongodb_vs文件夾下運行如下命令:

docker build -t mongodb:v1.0 .

命令運行後若是沒有報錯，則會編譯出一個名爲：mongodb:v1.0的鏡像。
運行容器：在mongodb文件夾下運行如下命令：

docker run -it --name mongodb_test -p 27017:27017 -p 27018:27018 -v /home/user/vs/mongodb_vs/data/db:/data/db -v /home/user/vs/mongodb_vs/data/log:/data/log mongodb:v1.0

我們基於mongodb_vs鏡像在前臺運行了一個名爲mongodb_test的容器，並將其端口與宿主機端口綁定，將mongodb產生的數據、log與宿主機進行映射。
若無報錯，則會進入到該容器中，在容器中運行命令：mongod -f ./bin/mongodb.conf --fork則會在後臺啓動開mongodb服務。我們可以在該容器中再輸入mongo命令，若能正常進入到mongodb的shell中，則說明mongodb啓動成功(也可用工具檢驗是否能連接到該mongodb實例)。

2. 源程序鏡像

因該系統採用python的django框架完成。故需要系統有python環境。我們可以先基於ubuntu源鏡像製作一個python3的鏡像，再基於python3的鏡像製作源程序鏡像。
製作python3的鏡像方法有很多，這裏列出一種供參考：
python3.6.3的Dockerfile

FROM  ubuntu:16.04

RUN apt-get update

RUN apt-get -y install gcc make zlib1g zlib1g-dev openssl libpcre3 libpcre3-dev

RUN apt-get -y install libbz2-dev libsqlite3-dev libxml2-dev libffi-dev libssl-dev libxslt1-dev

RUN apt-get -y install wget

RUN apt-get -y upgrade

RUN apt-get -y dist-upgrade

RUN apt-get -y install bzip2

RUN apt-get -y install python3-pip python3-dev

RUN wget https://www.python.org/ftp/python/3.6.3/Python-3.6.3.tar.xz

RUN tar -xvf Python-3.6.3.tar.xz

RUN cd Python-3.6.3 && ./configure && make -j 8 && make install

運行構建命令：**docker build -t python:v3.6.3 .**即可製作出python3.6.3的鏡像。
下面就是製作源程序的鏡像，製作之前還需要一些準備工作：

a.

將源程序代碼放入到vsapp文件夾下，例如源代碼項目名爲：vscode(vscode子一級目錄下有manage.py文件)；爲了使項目支持nginx，在vscode子一級目錄下放入名爲uwsgi_params文件，文件內容爲：

uwsgi_param  QUERY_STRING       $query_string;
uwsgi_param  REQUEST_METHOD     $request_method;
uwsgi_param  CONTENT_TYPE       $content_type;
uwsgi_param  CONTENT_LENGTH     $content_length;

uwsgi_param  REQUEST_URI        $request_uri;
uwsgi_param  PATH_INFO          $document_uri;
uwsgi_param  DOCUMENT_ROOT      $document_root;
uwsgi_param  SERVER_PROTOCOL    $server_protocol;
uwsgi_param  REQUEST_SCHEME     $scheme;
uwsgi_param  HTTPS              $https if_not_empty;

uwsgi_param  REMOTE_ADDR        $remote_addr;
uwsgi_param  REMOTE_PORT        $remote_port;
uwsgi_param  SERVER_PORT        $server_port;
uwsgi_param  SERVER_NAME        $server_name;

b.

利用命令“pip freeze > requirements.txt”將源程序所需要的python依賴包都導出到requirements.txt文件中。並將該文件放入到vsapp文件夾下。我這裏的requirements.txt內容如下,供參考：

beautifulsoup4==4.6.0
redis==2.10.6
celery==3.1.26.post2
celery-with-redis==3.0
Django==2.2.2
django-rest-framework-mongoengine==3.3.1
jira==2.0.0
ldap3==2.6
mongoengine==0.17.0
multi-key-dict==2.0.3
mysqlclient==1.3.13
pymongo==3.8.0
python-jenkins==1.4.0
requests==2.22.0
requests-oauthlib==1.2.0
requests-toolbelt==0.9.1
sqlparse==0.3.0
urllib3==1.25.3
xlrd==1.2.0
xlwt==1.3.0
generic==0.3.1
uWSGI==2.0.17.1
djangorestframework==3.9.4

c.

因項目中使用了celery，故還要將celery的配置文件放入到vsapp中。在vsapp中建立名爲celeryconf的文件夾，下載官方的兩個腳本並放入到celeryconf中；在vsapp中建立名爲celeryd的文件，並將以下內容存儲到該文件中：

# Names of nodes to start
#   most will only start one node:
CELERYD_NODES="worker1"
#   but you can also start multiple and configure settings
#   for each in CELERYD_OPTS (see `celery multi --help` for examples).
#CELERYD_NODES="worker1 worker2 worker3"

# Absolute or relative path to the 'celery' command:
CELERY_BIN="/usr/local/bin/celery"
#CELERY_BIN="/virtualenvs/def/bin/celery"

# App instance to use
# comment out this line if you don't use an app
# 這裏填寫實際的項目中項目名
CELERY_APP="vscode"
# or fully qualified:
#CELERY_APP="proj.tasks:app"

# Where to chdir at start.
# 這裏填寫項目中應用名在容器中對應的絕對路徑，因編譯鏡像時我這裏命名爲/web/vscode/
CELERYD_CHDIR="/web/vscode/"

# Extra command-line arguments to the worker
CELERYD_OPTS="--time-limit=300 --concurrency=8"

# %N will be replaced with the first part of the nodename.
CELERYD_LOG_FILE="/var/log/celery/worker1.log"
CELERYD_PID_FILE="/var/run/celery/%N.pid"

# Workers should run as an unprivileged user.
#   You need to create this user manually (or you can choose
#   a user/group combination that already exists, e.g. nobody).
CELERYD_USER="root"
CELERYD_GROUP="root"

# If enabled pid and log directories will be created if missing,
# and owned by the userid/group configured.
CELERY_CREATE_DIRS=1

若是想查看celery運行的log，可以在vsapp下建立一個名爲celerywork.log的文件。
關於celery的配置詳情，可參考這篇博客

d.

因源程序中採用的是“nginx + uwsgi”搭建服務器端，故這裏需要對uwsgi進行配置。在vsapp下建立名爲vsapp_uwsgi.ini的文件。並在其中保存以下內容：

# mysite_uwsgi.ini file
[uwsgi]
# Django-related settings
# the base directory (full path)
chdir           = /web/vscode
# Django's wsgi file
module          = vscode.wsgi
# the virtualenv (full path)
# home            = /var/local/bin/python3

# process-related settings
# master
master          = true
# maximum number of worker processes
processes       = 4
chmod-socket    = 666
# 這裏指定了與nginx對接的端口爲8000
socket          = :8000
# clear environment on exit
vacuum          = true
uid             = www-data
gid             = www-data
pidfile         = /web/webapp_uwsgi.pid
# daemonize       = /web/uwsgi_log.log

e.

下面就是配置源程序運行的啓動命令。因源程序運行既需要啓動uwsgi還需要啓動celery的異步任務與定時任務。故我們在vsapp下建立名爲run_web.sh的文件，並放入如下內容：

#!/bin/bash

# 啓動celery的異步任務與定時任務
/etc/init.d/celeryd start
/etc/init.d/celerybeat start
# 啓動uwsgi
uwsgi --ini vsapp_uwsgi.ini

f.

準備工作做完後，就是編寫源程序的Dockerfile了。在vsapp下建立名爲Dockerfile的文件，其中內容如下：

FROM python:v3.6.3

RUN apt-get update \
    && apt-get install -y libmysqlclient-dev \
    && apt-get install -y --no-install-recommends \
        postgresql-client \
    && rm -rf /var/lib/apt/lists/*

VOLUME ["/web/vscode"]
WORKDIR /web
COPY requirements.txt ./
RUN pip3 install -r requirements.txt

COPY vsapp_uwsgi.ini ./
COPY celeryconf/celeryd /etc/init.d/
COPY celeryconf/celerybeat /etc/init.d/
COPY celeryd /etc/default/
COPY run_web.sh ./
RUN chmod 777 run_web.sh \
    && chmod 777 /etc/init.d/celeryd \
    && chmod 777 /etc/init.d/celerybeat \
    && chmod 640 /etc/default/celeryd

EXPOSE 8000
# CMD ["./run_web.sh"]

最後，整個vsapp下的目錄如下：

**編譯鏡像：**在vsapp文件夾下運行如下命令：

docker build -t vsapp:v1.0 .

運行容器:鏡像編譯成功後，運行如下命令：

docker run -it --name vsapp_test -p 8000:8000 -v /home/user/vs/vsapp/vscode/:/web/vscode/ -p /home/user/vs/vsapp/celerywork.log:/var/log/celery/worker1.log

若容器運行成功，在該容器中運行shell腳本命令“./run_web.sh”，即可啓動源程序的服務，若期間沒有報錯，則源程序鏡像製作成功。

3. nginx鏡像

nginx鏡像的製作只需要重新配置一下nginx的配置文件nginx.conf，以使其能夠與源程序對接並加載源程序中的靜態資源文件。
在nginx_vs文件夾下創建名爲nginx.conf的文件，該文件內容如下：

#user www-data;
worker_processes 1;
#pid /run/nginx.pid;
events {
  worker_connections  1024;  ## Default: 1024
}

http {
    # Definethe MIME types for files.
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;
    sendfile        on;
    keepalive_timeout  65;
    upstream django {
        # server unix:///usr/share/nginx/html/webapp.sock;
        # 這裏的端口要寫成8000，因爲在源程序鏡像中的vsapp_uwsgi.ini中配置的是8000
        server 127.0.0.1:8000; # for a web port socket (we'll use this first)
    }
    fastcgi_connect_timeout 300;
    fastcgi_send_timeout 300;
    fastcgi_read_timeout 300;
    fastcgi_buffer_size 256k;         
    fastcgi_buffers 16 256k;
    fastcgi_busy_buffers_size 512k;
    fastcgi_temp_file_write_size 512k;

    # configuration of the server
    server {
        # the port your site will be served on
        listen      8090;
        # the domain name it will serve for
        server_name 127.0.0.1; # substitute your machine's IP address or FQDN
        charset     UTF-8;
        access_log      logs/myweb_access.log;
        error_log       logs/myweb_error.log;

        # max upload size
        client_max_body_size 75M;   # adjust to taste

        # Django media
        location /static/ {
            expires 30d;
            autoindex on;
            add_header Cache-Control private;
            alias /usr/share/nginx/html/webapp/static/; # your Django project's static files - amend as required
        }
        # Finally, send all non-media requests to the Django server.
        location / {
            uwsgi_read_timeout 500;
            uwsgi_pass  django;
            include     /usr/share/nginx/html/webapp/uwsgi_params; # the uwsgi_params file you installed
        }
    }
}
daemon off;

該配置文件其實是對原nginx中的配置文件進行了更改。主要是聲明瞭內部nginx與uwsgi通訊的端口，以及外部正常訪問服務器的端口；源程序的靜態資源文件夾路徑；源程序的的uwsgi_params文件路徑。
在nginx_vs文件夾下建立Dockerfile文件，內容如下：

FROM  ubuntu:16.04


RUN apt-get update
RUN apt-get install gcc -y
RUN apt-get install g++ -y
RUN apt-get install make -y
RUN apt-get install wget -y

RUN wget http://nginx.org/download/nginx-1.14.0.tar.gz && wget https://ftp.pcre.org/pub/pcre/pcre-8.37.tar.gz

#RUN cd /usr/local && mkdir src
RUN tar -xvf nginx-1.14.0.tar.gz -C /usr/local/src && tar -xvf pcre-8.37.tar.gz -C /usr/local/src

WORKDIR /usr/local/src/nginx-1.14.0/
RUN ./configure --prefix=/usr/local/nginx --without-http_gzip_module --with-pcre=/usr/local/src/pcre-8.37 && make && make install
ADD nginx.conf /usr/local/nginx/conf/


VOLUME ["/usr/share/nginx/html/webapp/"]
ENV PATH /usr/local/nginx/sbin:$PATH

EXPOSE 80 8090 8000

ENTRYPOINT ["nginx"]

編譯鏡像：在nginx_vs文件夾下運行命令

docker build -t nginx:v1.0 .

運行容器: 運行命令：

docker run -it --name nginx_test -p 8090:8090 -v /home/user/vs/vsapp/vscode/:/usr/share/nginx/html/webapp nginx:v1.0

4. redis鏡像

redis在該vscode系統中充當的角色是任務隊列，故直接製作原始的redis鏡像即可。不過爲了使我們能在宿主機上查看redis鏡像運行容器時產生的數據庫數據與log，我們有必要重新配置redis配置文件redis.conf。
拿到原始的redis.conf修改以下幾處：

# 指定log存放路徑
logfile /data/logs/redis.log
# 指定數據庫存放路徑
dir /data/redisData/
# 若連接redis需要密碼，則配置以下項
requirepass 1234*

在redis_vs下建立文件夾data，並將修改後的redis.conf放到data中，再在data目錄中建立logs、redisData文件夾，logs文件夾中建立名爲redis.log的文件。整個redis_vs的目錄結構如下：

-- redis_vs
  -- data
    -- redisData
    -- logs
      -- redis.log
    -- redis.conf
  -- Dockerfile

redis的Dockerfile文件內容如下(我這裏安裝的redis版本爲3.0.6)：

FROM  ubuntu:16.04

RUN apt-get update
RUN apt-get install gcc -y
RUN apt-get install g++ -y
RUN apt-get install make -y
RUN apt-get install wget -y

RUN \
  cd /tmp && \
  wget http://download.redis.io/releases/redis-3.0.6.tar.gz && \
  tar xvzf redis-3.0.6.tar.gz && \
  cd redis-3.0.6 && \
  make && \
  make install && \
  cp -f src/redis-sentinel /usr/local/bin && \
  mkdir -p /etc/redis && \
  cp -f *.conf /etc/redis && \
  rm -rf /tmp/redis-3.0.6* && \
  sed -i 's/^\(bind .*\)$/# \1/' /etc/redis/redis.conf && \
  sed -i 's/^\(daemonize .*\)$/# \1/' /etc/redis/redis.conf && \
  sed -i 's/^\(dir .*\)$/# \1\ndir \/data/' /etc/redis/redis.conf && \
  sed -i 's/^\(logfile .*\)$/# \1/' /etc/redis/redis.conf
  
# Define mountable directories.
VOLUME ["/data"]
COPY data/redis.conf .
# Define working directory.
WORKDIR /data
# Define default command.
# CMD ["redis-server", "redis.conf"]

# Expose ports.
EXPOSE 6379

編譯鏡像： 在redis_vs目錄下運行命令：

docker build -t redis:v1.0 .

運行容器: 運行如下命令：

docker run -it --name redis_test -p 6379:6379 -v /home/user/vs/redis_vs/data/:/data/ redis:v1.0

當進入到容器中，在容器中運行命令“redis-server redis.conf”即可啓動redis服務。

5. 編寫docker-compose.yml

現在所有的鏡像都已編譯成功，下面就是將這些鏡像所運行的容器聯合起來以搭建成系統。這裏我們採用docker-compose對這些鏡像進行編排。
在vsapp下建立名爲docker-compose.yml的文件，其內容如下：

version: '3'
services:
  mongodb:
    image: mongodb:v1.0
    ports:
      - "27017:27017"
      - "27018:27018"
    volumes:
      - "$PWD/mongodb_vs/data/db/:/data/db"
      - "$PWD/mongodb_vs/data/log/:/data/log/"
    command: ["./start_mongo.sh"]
  webapp:
    image: vsapp:v1.0
    network_mode: "host"
    ports:
      - "8000:8000"
    volumes:
      - "$PWD/vsapp/vscode/:/web/vscode/"
      - "$PWD/vsapp/celerywork.log:/var/log/celery/worker1.log"
    depends_on:
      - mongodb
      - nginx
      - redis
    command: ["./run_web.sh"]
  nginx:
    image: nginx:v1.0
    network_mode: "host"
    ports:
      - "8090:8090"
    volumes:
      - "$PWD/vsapp/vscode/:/usr/share/nginx/html/webapp"
  redis:
    image: redis:v1.0
    network_mode: "host"
    ports:
      - "6379:6379"
    volumes:
      - "$PWD/redis_vs/data/:/data/"
    command: ["redis-server","redis.conf"]

此時，docker-compose已經編寫完成，下面就是利用docker-compose運行這些容器了
運行命令：

docker-compose up

若運行後沒有報錯，說明整個系統已經搭建並啓動成功。可以對該系統進行訪問嘗試。

總結

將系統進行docker化其實就是重新對原來的系統進行了一個在新機器上的配置，只不過配置的可以分應用一個個配置了。