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Node.js Best Practices - How to Become a Better Developer in 2017提到的幾點(diǎn)，我們Fundebug深有同感:

使用ES6
使用Promise
使用LTS
使用Docker
...

想必大家都知道ES6，Promise以及LTS，那Docker是啥玩意啊？翻遍Node文檔也沒見蹤跡啊!

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GitHub倉庫: Fundebug/nodejs-docker

什么是Docker?

Docker是最流行的的容器工具，沒有之一。本文并不打算深入介紹Docker，不過可以從幾個(gè)簡單的角度來理解Docker。

從進(jìn)程的角度理解Docker

在Linux中，所有的進(jìn)程構(gòu)成了一棵樹。可以使用pstree命令進(jìn)行查看:

pstree
init─┬─VBoxService───7*[{VBoxService}]
     ├─acpid
     ├─atd
     ├─cron
     ├─dbus-daemon
     ├─dhclient
     ├─dockerd─┬─docker-containe─┬─docker-containe─┬─redis-server───2*[{redis-server}]
     │         │                 │                 └─8*[{docker-containe}]
     │         │                 ├─docker-containe─┬─mongod───16*[{mongod}]
     │         │                 │                 └─8*[{docker-containe}]
     │         │                 └─11*[{docker-containe}]
     │         └─13*[{dockerd}]
     ├─6*[getty]
     ├─influxd───9*[{influxd}]
     ├─irqbalance
     ├─puppet───{puppet}
     ├─rpc.idmapd
     ├─rpc.statd
     ├─rpcbind
     ├─rsyslogd───3*[{rsyslogd}]
     ├─ruby───{ruby}
     ├─sshd─┬─sshd───sshd───zsh───pstree
     │      ├─sshd───sshd───zsh
     │      └─sshd───sshd───zsh───mongo───2*[{mongo}]
     ├─systemd-logind
     ├─systemd-udevd
     ├─upstart-file-br
     ├─upstart-socket-
     └─upstart-udev-br

可知，init進(jìn)程為所有進(jìn)程的根(root)，其PID為1。

Docker將不同應(yīng)用的進(jìn)程隔離了起來，這些被隔離的進(jìn)程就是一個(gè)個(gè)容器。隔離是基于兩個(gè)Linux內(nèi)核機(jī)制實(shí)現(xiàn)的，Namesapce和Cgroups。

Namespace可以從UTD、IPC、PID、Mount，User和Network的角度隔離進(jìn)程。比如，不同的進(jìn)程將擁有不同PID空間，這樣容器中的進(jìn)程將看不到主機(jī)上的進(jìn)程，也看不到其他容器中的進(jìn)程。這與Node.js中模塊化以隔離變量的命名空間的思想是異曲同工的。

通過Cgroups，可以限制進(jìn)程對(duì)CPU，內(nèi)存等資源的使用。簡單地說，我們可以通過Cgroups指定容器只能使用1G內(nèi)存。

從進(jìn)程角度理解Docker，那每一個(gè)Docker容器就是被隔離的進(jìn)程及其子進(jìn)程。上文pstree的輸出中可以分辨出2個(gè)容器: mongodb和redis。

從文件的角度理解Docker

基于Namespace與Cgroups的容器工具其實(shí)早已存在，例如Linux-VServer，OpenVZ，LXC。然而，真正引爆容器技術(shù)的卻是后來者Docker。為什么呢？個(gè)人覺得是因?yàn)?strong>Docker鏡像以及Dockerfile。

在Linux中，一切皆文件，進(jìn)程的運(yùn)行離不開各種各樣的文件。跑一個(gè)簡單的Node.js程序，傳統(tǒng)的做法是手動(dòng)安裝各種依賴然后運(yùn)行；而Docker則是將所有依賴（包括操作系統(tǒng)，Node，NPM模塊，源代碼）打包到一個(gè)Docker鏡像中，然后基于這個(gè)鏡像運(yùn)行容器。

Docker鏡像可以通過Docker倉庫共享給其他人，這樣他們只需要下載鏡像即可運(yùn)行程序。想象一下，當(dāng)我們需要在另一臺(tái)主機(jī)(比如生產(chǎn)服務(wù)器，新同事的機(jī)器)上運(yùn)行一個(gè)Node.js應(yīng)用，僅僅需要下載對(duì)應(yīng)的Docker鏡像就可以了，是不是很方便呢？

Docker鏡像可以通過文本文件，即Dockerfile進(jìn)行定義。不妨看一個(gè)簡單的例子(由于不可抗力，這個(gè)Dockerfile構(gòu)建大概會(huì)失敗，僅作為參考):

# 基于Ubuntu
FROM ubuntu

# 安裝Node.js與NPM
RUN apt-get update && apt-get -y install nodejs npm

# 安裝NPM模塊:Express
RUN npm install express

# 添加源代碼
ADD app.js /

其中，FROM，RUN與ADD為Dockerfile命令。結(jié)合注釋，該Dockerfile的含義非常直白。基于這個(gè)Dockerfile，使用docker build命令就可以構(gòu)建對(duì)應(yīng)的Docker鏡像。基于這個(gè)Docker鏡像，就可以運(yùn)行Docker容器來執(zhí)行app.js:

var express = require("express");
var app = express();

app.get("/", function(req, res)
{
    res.send("Hello Fundebug!\n");
});

app.listen(3000);

Dockerfile實(shí)際上是將Docker鏡像代碼化了，另一方面也是將安裝依賴的過程代碼化了，于是我們就可以像管理源碼一樣使用git對(duì)Dockerfile進(jìn)行版本管理。

為啥用Docker?

當(dāng)你的系統(tǒng)越來越復(fù)雜的時(shí)候，你會(huì)發(fā)現(xiàn)Docker的價(jià)值。

從應(yīng)用架構(gòu)角度理解Docker

剛開始，你只需要寫一個(gè)Node.js程序，掛載一個(gè)靜態(tài)網(wǎng)站；然后，你做了一個(gè)用戶賬號(hào)系統(tǒng)，這時(shí)需要數(shù)據(jù)庫了，比如說MySQL; 后來，為了提升性能，你引入了Memcached緩存；終于有一天，你決定把前后端分離，這樣可以提高開發(fā)效率；當(dāng)用戶越來越多，你又不得不使用Nginx做反向代理; 對(duì)了，隨著功能越來越多，你的應(yīng)用依賴也會(huì)越來越多...總之，你的應(yīng)用架構(gòu)只會(huì)越來越復(fù)雜。不同的組件的安裝，配置與運(yùn)行步驟各不相同，于是你不得不寫一個(gè)很長的文檔給新同事，只為了讓他搭建一個(gè)開發(fā)環(huán)境。

使用Docker的話，你可以為不同的組件逐一編寫Dockerfile，分別構(gòu)建鏡像，然后運(yùn)行在各個(gè)容器中。這樣做，將復(fù)雜的架構(gòu)統(tǒng)一了，所有組件的安裝和運(yùn)行步驟統(tǒng)一為幾個(gè)簡單的命令:

構(gòu)建Docker鏡像: docker build
上傳Docker鏡像: docker push
下載Docker鏡像: docker pull
運(yùn)行Docker容器: docker run

從應(yīng)用部署角度理解Docker

通常，你會(huì)有開發(fā)，測(cè)試和生產(chǎn)服務(wù)器，對(duì)于某些應(yīng)用，還會(huì)需要進(jìn)行構(gòu)建。不同步驟的依賴會(huì)有一些不同，并且在不同的服務(wù)器上執(zhí)行。如果手動(dòng)地在不同的服務(wù)器上安裝依賴，是件很麻煩的事情。比如說，當(dāng)你需要為Node.js應(yīng)用添加一個(gè)新的npm模塊，或者升級(jí)一下Node.js，是不是得重復(fù)操作很多次？友情提示一下，手動(dòng)敲命令是極易出錯(cuò)的，有些失誤會(huì)導(dǎo)致致命的后果（參考最近Gitlab誤刪數(shù)據(jù)庫與AWS的S3故障）。

如果使用Docker的話，開發(fā)、構(gòu)建、測(cè)試、生產(chǎn)將全部在Docker容器中執(zhí)行，你需要為不同步驟編寫不同的Dockerfile。當(dāng)依賴變化時(shí)，僅需要稍微修改Dockerfile即可。結(jié)合構(gòu)建工具Jenkins，就可以將整個(gè)部署流程自動(dòng)化。

另一方面，Dockerfile將Docker鏡像描述得非常精準(zhǔn)，能夠保證很強(qiáng)的一致性。比如，操作系統(tǒng)的版本，Node.js的版本，NPM模塊的版本等。這就意味著，在本地開發(fā)環(huán)境運(yùn)行成功的鏡像，在構(gòu)建、測(cè)試、生產(chǎn)環(huán)境中也沒有問題。還有，不同的Docker容器是依賴于不同的Docker鏡像，這樣他們互不干擾。比如，兩個(gè)Node.js應(yīng)用可以分別使用不同版本的Node.js。

從集群管理角度理解Docker

架構(gòu)規(guī)模越來越大的時(shí)候，你有必要引入集群了。這就意味著，服務(wù)器由1臺(tái)變成了多臺(tái)，同一個(gè)應(yīng)用需要運(yùn)行多個(gè)備份來分擔(dān)負(fù)載。當(dāng)然，你可以手動(dòng)對(duì)集群的功能進(jìn)行劃分: Nginx服務(wù)器，Node.js服務(wù)器，MySQL服務(wù)器，測(cè)試服務(wù)器，生產(chǎn)服務(wù)器...這樣做的好處是簡單粗暴；也可以說財(cái)大氣粗，因?yàn)橘Y源閑置會(huì)非常嚴(yán)重。還有一點(diǎn)，每次新增節(jié)點(diǎn)的時(shí)候，你就不得不花大量時(shí)間進(jìn)行安裝與配置，這其實(shí)是一種低效的重復(fù)勞動(dòng)。

下載Docker鏡像之后，Docker容器可以運(yùn)行在集群的任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)。一方面，各個(gè)組件可以共享主機(jī)，且互不干擾；另一方面，也不需要在集群的節(jié)點(diǎn)上安裝和配置任何組件。至于整個(gè)Docker集群的管理，業(yè)界有很多成熟的解決方案，例如Mesos，Kubernetes與Docker Swarm。這些集群系統(tǒng)提供了調(diào)度，服務(wù)發(fā)現(xiàn)，負(fù)載均衡等功能，讓整個(gè)集群變成一個(gè)整體。

如何用Docker?

編寫Dockerfile

正確的Dockerfile是這樣的:

# 使用DaoCloud的Ubuntu鏡像
FROM daocloud.io/library/ubuntu:14.04

# 設(shè)置鏡像作者
MAINTAINER Fundebug <help@fundebug.com>

# 設(shè)置時(shí)區(qū)
RUN sudo sh -c "echo 'Asia/Shanghai' > /etc/timezone" && \
    sudo dpkg-reconfigure -f noninteractive tzdata

# 使用阿里云的Ubuntu鏡像
RUN echo '\n\
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ trusty main restricted universe multiverse\n\
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ trusty-security main restricted universe multiverse\n\
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ trusty-updates main restricted universe multiverse\n\
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ trusty-proposed main restricted universe multiverse\n\
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ trusty-backports main restricted universe multiverse\n\
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ trusty main restricted universe multiverse\n\
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ trusty-security main restricted universe multiverse\n\
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ trusty-updates main restricted universe multiverse\n\
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ trusty-proposed main restricted universe multiverse\n\
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ trusty-backports main restricted universe multiverse\n'\
> /etc/apt/sources.list

# 安裝node v6.10.1
RUN sudo apt-get update && sudo apt-get install -y wget

# 使用淘寶鏡像安裝Node.js v6.10.1
RUN wget https://npm.taobao.org/mirrors/node/v6.10.1/node-v6.10.1-linux-x64.tar.gz && \
    tar -C /usr/local --strip-components 1 -xzf node-v6.10.1-linux-x64.tar.gz && \
    rm node-v6.10.1-linux-x64.tar.gz 

WORKDIR /app

# 安裝npm模塊
ADD package.json /app/package.json

# 使用淘寶的npm鏡像
RUN npm install --production -d --registry=https://registry.npm.taobao.org

# 添加源代碼
ADD . /app

# 運(yùn)行app.js
CMD ["node", "/app/app.js"]

有幾點(diǎn)值得注意的地方：

使用國內(nèi)DaoCloud的Docker倉庫，阿里云的ubuntu鏡像以及淘寶的npm鏡像，否則會(huì)出事情的;
將時(shí)區(qū)設(shè)為Asia/Shanghai，否則日志的時(shí)間會(huì)不大對(duì)勁;
使用.dockerignore忽略不需要添加到Docker鏡像的文件和目錄，其語法與.gitigore一致;

更重要的一點(diǎn)是，package.json需要單獨(dú)添加。Docker在構(gòu)建鏡像的時(shí)候，是一層一層構(gòu)建的，僅當(dāng)這一層有變化時(shí)，重新構(gòu)建對(duì)應(yīng)的層。如果package.json和源代碼一起添加到鏡像，則每次修改源碼都需要重新安裝npm模塊，這樣木有必要。所以，正確的順序是: 添加package.json；安裝npm模塊；添加源代碼。

構(gòu)建Docker鏡像

使用docker build命令構(gòu)建Docker鏡像

sudo docker build -t fundebug/nodejs .

其中，-t選項(xiàng)用于指定鏡像的名稱。

使用docker images命令查看Docker鏡像

sudo docker images
REPOSITORY                    TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
fundebug/nodejs               latest              64530ce811a1        32 minutes ago      266.4 MB
daocloud.io/library/ubuntu    14.04               b969ab9f929b        9 weeks ago         188 MB

可知，fundebug/nodejs鏡像的大小為266.4MB，在ubuntu鏡像的基礎(chǔ)上增加了80MB左右。

運(yùn)行Docker容器

使用docker run命令運(yùn)行Docker容器

sudo docker run -d --net=host --name=hello-fundebug fundebug/nodejs

其中，-d選項(xiàng)表示容器在后臺(tái)運(yùn)行；--net選項(xiàng)指定容器的網(wǎng)絡(luò)模式，host表示與主機(jī)共享網(wǎng)絡(luò)；--name指定了容器的名稱。

使用docker ps命令查看Docker容器

sudo docker ps
CONTAINER ID        IMAGE                             COMMAND                  CREATED             STATUS              PORTS               NAMES
e8eb5473970c        fundebug/nodejs                   "node /app/app.js"       37 minutes ago      Up 37 minutes                           hello-

可知，COMMAND為"node /app/app.js"，表示容器中運(yùn)行的命令。這是我們?cè)貲ockerfile中使用CMD指定的。不妨使用docker exec命令在容器內(nèi)執(zhí)行ps命令查看容器內(nèi)的進(jìn)程：

sudo docker exec hello-fundebug ps -f
UID        PID  PPID  C STIME TTY          TIME CMD
root         1     0  0 15:14 ?        00:00:00 node /app/app.js

可知，容器內(nèi)的1號(hào)進(jìn)程即為node進(jìn)程node /app/app.js。在Linux中，PID為1進(jìn)程按說是唯一的，即init進(jìn)程。但是，容器使用了內(nèi)核的Namespace機(jī)制，為容器創(chuàng)建了獨(dú)立的PID空間，因此容器中也有1號(hào)進(jìn)程。

測(cè)試

使用curl命令訪問:

curl localhost:3000
Hello Fundebug!

是否用Docker？

一方面，使用Docker能夠帶來很大益處；另一方面，引入Docker必然會(huì)有很多挑戰(zhàn)，需要熟悉Docker才能應(yīng)對(duì)自如。想必這是一個(gè)艱難的決定。如果從長遠(yuǎn)的角度來看，Docker正在成為應(yīng)用開發(fā)，部署，發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，也許我們不得不用開放的心態(tài)對(duì)待它。

作為Node.js開發(fā)者，真正理解Docker可能需要一些時(shí)間，但是它可以給你帶來很多便利。歡迎加入我們Fundebug的Node.js技術(shù)交流群，老司機(jī)帶你玩轉(zhuǎn)酷炫的Docker技術(shù)。

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從進(jìn)程的角度理解Docker

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為啥用Docker?

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