本章将在本地搭建一个容器化的 Django 项目，感受 Docker 的运作方式。

前期准备

开发环境

虽然有基于 Windows 的 Docker 版本，但各方面兼容做得都不太好（安装也麻烦些），因此建议读者在学习前，自行安装好 Linux 或 Mac 系统。当然你愿意折腾的话，在 Windows 上搞也行。

别担心，以后开发 Django 项目仍然可以在 Windows 下进行，仅仅是开发时不使用 Docker 而已。

软件安装

Docker：学习 Docker 当然要安装 Docker 软件了（免费的社区版），安装方法见官方文档。
Docker-compose：这是 Docker 官方推出的用于编排、运行多个容器的工具，安装方法见官方文档。本教程大部分内容都与它有关。
Python3：教程部署的是 Django 项目，那 Python3 是当然要有的了（包括 python 的包管理工具 pip）。

准备就绪后就继续下一步吧。

创建 Django 项目

打开 Linux/Mac 的终端，安装 Django 库：

$ pip install django==2.2

在一个你喜欢得位置（比如/home/）创建新的 Django 项目：

$ django-admin startproject django_app

进入项目根目录：

$ cd django_app

教程后面的内容全部都在此目录中操作了。为方便阅读，命令提示符 $ 代表目前在项目根目录 django_app/，mysql $ 则代表目前在目录 django_app/mysql/ 中，请读者操作时稍加留意当前的工作目录。

然后迁移数据：

$ python manage.py migrate

Operations to perform:
  Apply all migrations: admin, auth, contenttypes, sessions
Running migrations:
  Applying contenttypes.0001_initial... OK
  ...
  Applying sessions.0001_initial... OK

准备工作就搞定了。

用Docker构建项目

初识Docker

Docker 的整个生命周期由三部分组成：镜像（image）+ 容器（container）+ 仓库（repository）。

容器是由镜像实例化而来，这有点像面向对象的概念：镜像就是类，容器是类实例化之后的对象。

镜像是一个只读的模板，它包括了运行容器所需的数据。镜像可以包含一个完整的 Linux 操作环境，里面仅安装了 Python 或者其他用户需要的程序。

容器是由镜像创建出来的实例，类似虚拟机，里面可以运行特定的应用，并且容器与容器是相互隔离的。

仓库概念与 Git 和 Github 类似，如果你用过它们就非常容易理解。Docker 使用的默认仓库是由官方维护的 Docker hub 公共仓库，从中上传、拉取的操作类似 Git。

目前需要了解的就这么多，下面通过实践来理解。

Hello-world

为了确认 Docker 已经正确安装了，运行以下指令：

$ docker run hello-world

Unable to find image 'hello-world:latest' locally
...
latest: Pulling from library/hello-world
1b930d010525: Pull complete 
...

Hello from Docker!
This message shows that your installation appears to be working correctly.
...

一切正常的话，终端将打印出如上图所示的欢迎语句。docker run hello-world 指令的含义是：用名称为 hello-world 的镜像构建一个容器并运行。如果本地上没有这个 hello-world 的镜像， Docker 会自动从仓库搜索并下载同名的镜像。

我们可以用 docker images 查看本地已有的镜像：

$ docker images

REPOSITORY      TAG        IMAGE ID           CREATED           SIZE
hello-world     latest     fce289e99eb9       9 months ago      1.84kB

表列分别为镜像名、版本、ID 号、创建时间、大小。

还可以查看本地已有的容器：

$ docker ps -a

CONTAINER ID   IMAGE        ..   CREATED         ..
38cb03a96dca   hello-world  ..   2 minutes ago   ..

除此之外还有一些非常有用的基础指令：

docker rmi [images ID]  # 删除此 ID 的镜像
docker container stop [container ID]  # 停止此 ID 的容器
docker container start [container ID]  # 启动此 ID 的容器
docker container rm [container ID]  # 删除此 ID 的容器

由于测试时会频繁生成镜像，因此你肯定会用上面的指令查看、删除无用的镜像和容器。

牛刀小试完毕，接下来正式构建 Django 容器。

Dockerfile

Docker 允许通过文本格式的配置文件来构建镜像，默认名称为 Dockerfile。因此在项目根目录新建文件 Dockerfile，写入：

# 从仓库拉取 带有 python 3.7 的 Linux 环境
FROM python:3.7

# 设置 python 环境变量
ENV PYTHONUNBUFFERED 1

# 创建 code 文件夹并将其设置为工作目录
RUN mkdir /code
WORKDIR /code
# 更新 pip
RUN pip install pip -U
# 将 requirements.txt 复制到容器的 code 目录
ADD requirements.txt /code/
# 安装库
RUN pip install -r requirements.txt
# 将当前目录复制到容器的 code 目录
ADD . /code/

理解这些 Docker 指令的关键在于，一定要牢记容器里的环境和外界**（宿主机）**是隔离的，它两是完全不一样的。换句话说，要搞清楚哪些操作是针对宿主机、哪些操作是针对容器。

FROM python:3.7 指令从仓库拉取一个包含 python 3.7 的 Linux 操作系统环境（Linux 版本为 Debian）。

RUN 和 WORKDIR 指令都是针对容器的，功能是在容器里创建目录、并将其设置为工作目录。注意宿主机是没有这个目录的。

ADD 指令出现了两次。ADD requirements.txt /code/ 意思是将宿主机当前目录（即 Dockerfile 所在目录）的 requirements.txt 文件复制到容器的 /code 目录中。ADD . /code/ 意思是把当前目录所有内容复制到容器 /code/ 目录，注意中间那个点。

目前项目依赖的唯一库就是 Django，所以在项目根目录创建 requirements.txt 并写入：

django==2.2

前面不是已经安装过 Django 了吗，为什么这里还要安装？原因是前面是在宿主机安装的，容器里是没有 Django 的！

所以目前的文件结构如下：

django_app
  - Dockerfile
  - requirements.txt
  - manage.py
  - django_app
  - db.sqlite3

配置文件就写好了，接下来看看 Docker-compose 怎么用。

Docker-compose

在线上环境中，通常不会将项目的所有组件放到同一个容器中；更好的做法是把每个独立的功能装进单独的容器，这样方便复用。比如将 Django 代码放到容器A，将 Mysql 数据库放到容器B，以此类推。

因此同一个服务器上有可能会运行着多个容器，如果每次都靠一条条指令去启动，未免也太繁琐了。 Docker-compose 就是解决这个问题的，它用来编排多个容器，将启动容器的命令统一写到 docker-compose.yml 文件中，以后每次启动这一组容器时，只需要 docker-compose up 就可以了。因此教程也会用 docker-compose 来管理容器。

首先确认 docker-compose 是否安装成功：

$ docker-compose -v
docker-compose version 1.24.1, build 4667896b

确认无误后，在项目根目录创建 docker-compose.yml 并写入：

version: "3"
services:
  app:
    restart: always
    build: .  # '点'代表当前目录
    command: "python3 manage.py runserver 0.0.0.0:8000"
    volumes:
      - .:/code
    ports:
      - "8000:8000"

让我们来分解一下其中的各项含义。

version 代表 docker-compose.yml 的版本，目前最新版为 3，不需要改动它。

接着定义了一个名叫 app 的容器。后面的内容都是 app 容器的相关配置：

restart ：除正常工作外，容器会在任何时候重启，比如遭遇 bug、进程崩溃、docker 重启等情况。
build ：指定一个包含 Dockerfile 的路径，并通过此 Dockerfile 来构建容器镜像。注意那个 "." ,代表当前目录。
command ：容器运行时需要执行的命令。这里就是我们很熟悉的运行开发服务器了。
volumes ：卷，这是个很重要的概念。前面说过容器是和宿主机完全隔离的，但是有些时候又需要将其连通；比如我们开发的 Django 项目代码常常会更新，并且更新时还依赖如 Git 之类的程序，在容器里操作就显得不太方便。所以就有卷，它定义了宿主机和容器之间的映射："." 表示宿主机的当前目录，":" 为分隔符，"/code" 表示容器中的目录。即宿主机当前目录和容器的 /code 目录是连通的，宿主机当前目录的 Django 代码更新时，容器中的 /code 目录中的代码也相应的更新了。这有点儿像是在容器上打了一个洞，某种程度上也是实用性和隔离性的一种妥协。

严格意义上讲，这里用到的 .:/code 并不是卷，而是叫挂载，它两是有区别的，只不过 docker-compose 允许将挂载写到卷的配置中。后面章节会讲到。

ports ：定义了宿主机和容器的端口映射。容器的隔离不止环境，甚至连端口都隔离起来了。但 web 应用不通过端口跟外界通信当然不行，因此这里定义将宿主机的 8000 端口映射到容器的 8000 端口，即访问宿主机的 8000 端口就是访问到了容器的 8000 端口，但要确保端口没有被其他程序占用。

配置就写好了。现在项目的目录结构如下：

django_app
  - docker-compose.yml
  - Dockerfile
  - requirements.txt
  - manage.py
  - django_app
  - db.sqlite3

测试

输入指令 docker-compose up 启动容器服务：

$ docker-compose up

Creating network "django_app_default" with the default driver
Building app
Step 1/8 : FROM python:3.7
3.7: Pulling from library/python
4a56a430b2ba: Pull complete
...
6933d3d46042: Pull complete
Digest: sha256:0f0e991a97426db345ca7ec59fa911c8ed27ced27c88ae9966b452bcc6438c2f
Status: Downloaded newer image for python:3.7
 ---> 02d2bb146b3b
Step 1/8 : FROM python:3.7
 ---> 02d2bb146b3b
...
Step 7/8 : RUN pip install -r requirements.txt
 ---> Running in 62a60a3003fe
Looking in indexes: https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
Collecting django==2.2 (from -r requirements.txt (line 1))
  Downloading https://files.pythonhosted.org/packages/54/85/0bef63668fb170888c1a2970ec897d4528d6072f32dee27653381a332642/Django-2.2-py3-none-any.whl (7.4MB)
...
Installing collected packages: sqlparse, pytz, django
Successfully installed django-2.2 pytz-2019.2 sqlparse-0.3.0
...
Step 8/8 : ADD . /code/
 ---> cb23f483ffb6
Successfully built cb23f483ffb6
Successfully tagged django_app_app:latest
WARNING: Image for service app was built because it did not already exist. To rebuild this image you must use `docker-compose build` or `docker-compose up --build`.
Creating django_app_app_1 ... done
Attaching to django_app_app_1
app_1  | Watching for file changes with StatReloader
app_1  | Performing system checks...
app_1  | 
app_1  | System check identified no issues (0 silenced).
app_1  | October 05, 2019 - 15:03:15
app_1  | Django version 2.2, using settings 'django_app.settings'
app_1  | Starting development server at http://0.0.0.0:8000/
app_1  | Quit the server with CONTROL-C.

可以看到 Docker 按照配置文件的要求，成功构建了镜像及容器，并启动了容器。

打开浏览器，输入本地 IP 端口 127.0.0.1:8000 ：

看到 Django 的小火箭，项目成功运行起来啦。按 Ctrl + C 即可停止开发服务器运行。

停止服务器后实际上容器还存在，只是停止运行了而已。输入：

$ docker-compose down

就可以删除容器。

如果想在后台运行容器，则输入：

$ docker-compose up -d

另外，如果你需要重新构建镜像，则输入命令：

$ docker-compose build

启动和停止已有的容器：

$ docker-compose start
$ docker-compose stop

很简单吧。

下载太慢？

由于众所周知的原因，国内的网络环境非常复杂。在构建镜像时经常需要从国外的远程仓库拉取资源，岿然不动的下载速度真的头疼。

解决方法就是将资源拉取链接修改为国内的镜像源，比如清华的镜像源。

修改 Dockerfile 如下：

FROM python:3.7
ENV PYTHONUNBUFFERED 1

# 添加 Debian 清华镜像源
RUN echo \
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/debian/ buster main contrib non-free\
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/debian/ buster-updates main contrib non-free\
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/debian/ buster-backports main contrib non-free\
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/debian-security buster/updates main contrib non-free\
    > /etc/apt/sources.list

RUN mkdir /code
WORKDIR /code
# 添加 pip 清华镜像源
RUN pip install pip -U -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
ADD requirements.txt /code/
# 添加 pip 清华镜像源
RUN pip install -r requirements.txt -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
ADD . /code/

重新构建镜像，下载速度就飞一样快了。

教程后面的内容都使用了清华源，但为了方便阅读，把这一部分更换源的代码省去了，读者心里明白就好。

总结

本章初步感受了 Docker 的工作流程，并且很轻松的构建了一个容器化的 Django 项目。

下一章将 MySQL 数据库也加入到容器编排中。

有疑问请在杜赛的个人网站留言，我会尽快回复。
教程示例代码：django-docker-tutorial
或Email私信我：dusaiphoto@foxmail.com