在前面的课程中，我们学习了如何使用 Docker 容器来运行单个服务。 通过 docker run 命令，我们可以快速启动一个数据库、一个 Web 服务器或者一个缓存服务。这种方式在开发简单应用时非常有效。

然而，随着应用架构的演进，微服务的理念逐渐流行，一个应用由多个服务共同组成。

本节课我们准备了 一个多服务的web应用 的案例如下：

• Nginx: 路由转发服务
• 前端: React框架开发 提供前端页面服务
• 后端: Node.js开发 提供后端API服务
• 数据库: MongoDB 提供数据库服务

四个服务共同组成了应用，整体架构图如下：

试想一下，我们为了部署这个web应用，需要完成哪些工作？

• 1.为四个服务分别构建镜像
  • 1.1 拉取nginx镜像
  • 1.2 拉取mongodb镜像
  • 1.3 手动书写前端服务的 Dockerfile，构建镜像
  • 1.4 手动书写后端服务的 Dockerfile，构建镜像
• 2.配置容器见公共的基础设置 如Docker网络、存储卷等
• 3.配置服务间的依赖关系 如前端服务依赖后端服务，后端服务依赖数据库等
• 4.启动容器

可以看到，随着工程复杂度的提升，服务数量增加，手动管理服务容器会变得越来越复杂。 这不仅增加了运维的复杂度，还增加了手动操作出错的概率。

所以我们需要一个工具来对多容器应用进行管理。 于是Docker Compose应运而生。

Docker Compose 是一个用于定义和运行多容器的工具。 它允许我们使用 YAML 文件来定义各容器，然后通过一个命令来启动所有服务。

• 定义各个服务基本信息（如镜像、端口、环境变量等）
• 定义网络、存储卷等通用设置
• 定义服务之间的依赖关系

• docker compose up: 创建和启动所有服务

Docker Compose 使用 YAML 文件来定义服务。 YAML 是一种人类可读的数据序列化语言，它支持多种数据类型，如字符串、数字、列表、映射等。 Docker Compose 使用 YAML 文件来定义服务，因此我们需要了解 YAML 的基本语法。

• 用缩进表示层级关系，必须为偶数个空格
• 三种基本类型：标量（单个值）、映射（键值对）、序列（列表）

• 服务 (Services): 容器的定义，包括使用哪个镜像、端口映射、环境变量等
• 网络 (Networks): 定义容器之间如何通信
• 卷 (Volumes): 定义数据的持久化存储
• 依赖关系 (Dependencies): 定义服务之间的启动顺序
• 环境变量 (Environment Variables): 管理不同环境的配置

流程：

1. 解析YAML文件
2. 检查/创建所需网络、卷
3. 创建和启动每个服务的容器
4. 统一管理生命周期 • 源码：https://github.com/docker/compose/blob/cb959100188e9bfa2a463d7b0a6e3e1679bd5d0f/pkg/compose/up.go#L39

1. nginx 服务

   • 使用官方 nginx 镜像
   • 映射端口 8080，作为应用的访问入口
   • 将 nginx.conf 配置文件打包进镜像

2. frontend 服务

   • 使用本地 Dockerfile 构建
   • 暴露端口 3000，仅容器网络访问
   • 设置 API URL 环境变量
   • 依赖于 backend 服务
   • 使用卷挂载实现热重载

3. backend 服务

   • 使用本地 Dockerfile 构建
   • 映射端口 3001，仅容器网络访问
   • 设置 MongoDB 连接环境变量
   • 依赖于 mongodb 服务
   • 使用卷挂载实现热重载

4. mongodb 服务

   • 使用官方 MongoDB 镜像
   • 映射端口 27017，仅容器网络访问
   • 使用命名卷持久化数据

• Docker Compose 会自动创建一个默认网络 (bridge模式)
• 所有服务都在同一网络中
• 服务可以通过服务名互相访问

• 使用命名卷 mongodb_data 持久化数据库数据
• 使用绑定挂载实现开发时的代码热重载

• docker compose build: 构建镜像
• docker compose up: 创建和启动所有服务
• docker compose down: 停止和删除所有服务
• docker compose ps: 查看服务状态
• docker compose logs: 查看服务日志

1. 在后台启动服务

   docker compose up -d
   

2. 查看服务状态

   docker compose ps
   

3. 查看服务日志

   docker compose logs frontend
   docker compose logs backend
   docker compose logs mongodb
   

4. 停止所有服务

   docker compose down
   

5. 重新构建服务

   docker compose build [${service}]
   

   当 service 省略时，默认构建所有配置了 build 的服务。

6. 重启单个服务

   docker compose restart frontend
   

在实际项目中，我们经常需要管理不同环境（开发、测试、生产）的配置。 Docker Compose 提供了灵活的环境变量管理机制，让我们能够轻松地在不同环境之间切换配置。

services:
  backend:
    image: node:18
    environment:
      - NODE_ENV=development
      - PORT=3001
      - DATABASE_HOST=mongodb

优点：简单直观，配置集中
缺点：敏感信息（如密码）会暴露在版本控制中

在 compose.yaml 同级目录创建 .env 文件：

# .env 文件
NODE_ENV=development
MONGODB_PORT=27017
MONGODB_DATABASE=todos
MONGODB_ROOT_USER=admin
MONGODB_ROOT_PASSWORD=secret123

在 compose.yaml 中引用：

services:
  mongodb:
    image: mongo:6
    environment:
      - MONGO_INITDB_ROOT_USERNAME=${MONGODB_ROOT_USER}
      - MONGO_INITDB_ROOT_PASSWORD=${MONGODB_ROOT_PASSWORD}
    ports:
      - "${MONGODB_PORT}:27017"

优点：敏感信息与配置分离，可以将 .env 加入 .gitignore
缺点：需要额外维护 .env 文件

services:
  backend:
    image: node:18
    env_file:
      - ./backend.env      # 后端专用配置
      - ./common.env       # 公共配置

优点：可以按服务或功能拆分配置文件
缺点：文件较多时管理复杂

1. 创建 .env.example 模板文件

   # .env.example - 提交到 Git，作为配置模板
   NODE_ENV=development
   MONGODB_PORT=27017
   MONGODB_DATABASE=todos
   MONGODB_ROOT_USER=
   MONGODB_ROOT_PASSWORD=
   

2. 将 .env 加入 .gitignore

   # .gitignore
   .env
   .env.local
   .env.*.local
   

3. 为不同环境创建专用配置

   .env              # 默认开发环境
   .env.production   # 生产环境
   .env.test         # 测试环境
   

4. 使用有意义的变量命名

   # ❌ 不推荐
   DB_P=3306
   
   # ✅ 推荐
   MYSQL_PORT=3306
   

1. 不要在 .env 中存储大段文本或 JSON
2. 不要将生产环境的 .env 提交到版本控制
3. 不要在变量值中使用未转义的特殊字符

# 在 5_compose 目录下创建 .env.example
cat > .env.example << 'EOF'
# ===================
# 应用环境配置
# ===================
NODE_ENV=development

# ===================
# 服务端口配置
# ===================
NGINX_PORT=8080
FRONTEND_PORT=3000
BACKEND_PORT=3001

# ===================
# MongoDB 配置
# ===================
MONGODB_PORT=27017
MONGODB_DATABASE=todos
MONGODB_ROOT_USER=admin
MONGODB_ROOT_PASSWORD=

# ===================
# API 配置
# ===================
API_URL=/api
EOF

# 复制模板并填写实际值
cp .env.example .env

# 编辑 .env 文件，填写密码等敏感信息
# MONGODB_ROOT_PASSWORD=your_secure_password_here

创建 compose.env.yaml 展示最佳实践：

services:
  # Nginx 反向代理
  nginx:
    build: ./nginx
    ports:
      - "${NGINX_PORT:-8080}:80"  # 提供默认值
    depends_on:
      - frontend
      - backend
    
  # 前端服务
  frontend:
    build: ./frontend
    expose:
      - "${FRONTEND_PORT:-3000}"
    environment:
      - NODE_ENV=${NODE_ENV:-development}
      - REACT_APP_API_URL=${API_URL:-/api}
    depends_on:
      - backend
    volumes:
      - ./frontend:/app
      - /app/node_modules
    
  # 后端服务
  backend:
    build: ./backend
    expose:
      - "${BACKEND_PORT:-3001}"
    environment:
      - NODE_ENV=${NODE_ENV:-development}
      - MONGODB_URI=mongodb://${MONGODB_ROOT_USER}:${MONGODB_ROOT_PASSWORD}@mongodb:${MONGODB_PORT:-27017}/${MONGODB_DATABASE:-todos}?authSource=admin
    depends_on:
      - mongodb
    volumes:
      - ./backend:/app
      - /app/node_modules

  # MongoDB 数据库
  mongodb:
    image: mongo:6
    expose:
      - "${MONGODB_PORT:-27017}"
    environment:
      - MONGO_INITDB_ROOT_USERNAME=${MONGODB_ROOT_USER:-admin}
      - MONGO_INITDB_ROOT_PASSWORD=${MONGODB_ROOT_PASSWORD:?请在.env文件中设置MONGODB_ROOT_PASSWORD}
      - MONGO_INITDB_DATABASE=${MONGODB_DATABASE:-todos}
    volumes:
      - mongodb_data:/data/db

volumes:
  mongodb_data:

语法	说明	示例
${VAR}	直接引用变量	${MONGODB_PORT}
${VAR:-default}	变量未设置时使用默认值	${MONGODB_PORT:-27017}
${VAR:?error}	变量未设置时报错并退出	${PASSWORD:?密码不能为空}
${VAR:+value}	变量已设置时使用替代值	${DEBUG:+--verbose}

# 查看 compose 解析后的完整配置（包含变量替换结果）
docker compose config

# 仅查看某个服务的配置
docker compose config --services

# 验证配置文件语法
docker compose config --quiet && echo "配置文件语法正确"

# 开发环境（默认读取 .env）
docker compose up -d

# 生产环境
docker compose --env-file .env.production up -d

# 测试环境
docker compose --env-file .env.test up -d

services:
  # 仅在开发环境启用的调试工具
  mongo-express:
    image: mongo-express
    profiles:
      - debug
    environment:
      - ME_CONFIG_MONGODB_SERVER=mongodb
    ports:
      - "8081:8081"

# 启动时包含调试工具
docker compose --profile debug up -d

# 生产环境不包含调试工具
docker compose up -d

场景	推荐方案
简单项目/本地开发	直接在 compose.yaml 中定义
团队协作项目	.env + .env.example 模板
微服务架构	env_file 按服务拆分配置
多环境部署	.env.{environment} + --env-file
敏感信息管理	Docker Secrets（生产环境推荐）

通过合理使用环境变量和 .env 文件，我们可以：

• ✅ 实现配置与代码分离
• ✅ 保护敏感信息安全
• ✅ 简化多环境部署流程
• ✅ 提高团队协作效率 现在让我创建配套的示例文件，包括 .env.example 模板文件和优化后的 compose.env.yaml 文件：