使用 Docker 在 Linux 上托管 ASP.NET Core 应用程序
说在前面
在阅读本文之前,您必须对 Docker 的中涉及的基本概念以及常见命令有一定了解,本文侧重实战,不会对相关概念详述。
同时请确保您本地开发机器已完成如下安装:
- Docker 18.06 或更高版本的 Docker 客户端
- .NET Core SDK 2.2 或更高版本
- Visual Studio Code 代码编辑器,以及 C# 语法插件 1.17.1 或更高版本
注:本文实验环境是 Ubuntu 18.04 LTS。如果您的机器是 Window,也可以把 Docker 装在虚拟机或服务器上。
创建演示项目
开始之前要先准备一个需要 Docker 容器化的 ASP.NET Core 应用程序,用于下面的操作演示。这里我用 .NET Core CLI 快速搭建一个全新的 Web API 项目。
启动 VS Code,打开集成终端,输入如下命令:
dotnet new webapi -o TodoApi code -r TodoApi
以上便创建了一个名为
TodoApi的 Web API 样板项目。
打开集成终端,输入
dotnet run命令编译运行程序,然后打开浏览器跳转到 URL
http://localhost:5000/api/values,如正常返回如下 JSON 数据,说明应用程序本地成功运行。
["value1","value2"]
现在让我们更进一步,在 Docker 中构建并运行该应用程序。
创建 Dockerfile 文件
Dockerfile 是一个文本文件,其用来定义单个容器的内容和启动行为,按顺序包含构建镜像所需的所有指令。Docker 会通过读取 Dockerfile 中的指令自动构建镜像。
在项目
TodoApi根目录中,创建一个名为
Dockerfile的文件,并粘贴以下内容:
FROM microsoft/dotnet:2.2-sdk AS build-env WORKDIR /app # Copy csproj and restore as distinct layers COPY *.csproj ./ RUN dotnet restore # Copy everything else and build COPY . ./ RUN dotnet publish -c Release -o out # Build runtime image FROM microsoft/dotnet:2.2-aspnetcore-runtime WORKDIR /app COPY --from=build-env /app/out . ENTRYPOINT ["dotnet", "TodoApi.dll"]
FROM
指令必须放在第一位,用于初始化镜像,为后面的指令设置基础镜像。
WORKDIR
指令为其他指令设置工作目录,如果不存在,则会创建该目录。
COPY
指令会从源路径复制新文件或目录,并将它们添加到路径目标容器的文件系统中。
RUN
指令可以在当前镜像之上的新 层 中执行任何命令并提交结果,生成的已提交镜像将用于 Dockerfile 中的下一步。
ENTRYPOINT
指令支持以可执行文件的形式运行容器。
有关 Dockerfile 中指令用法的更多信息请参阅 Dockerfile reference。
同时,为了避免构建项目中的一些调试生成文件,可以在项目文件夹中新增
.dockerignore文件,并粘贴如下内容:
bin\ obj\
构建应用容器镜像
在项目
TodoApi根目录中,打开集成终端,执行如下命令构建容器镜像:
docker build -t todoapi .
-t参数用来指定镜像的名字及标签,通常是
name:tag或者
name格式。本例
todoapi便是我们给镜像起的名字,没有设置标签即使用默认标签
latest。
如命令执行成功,终端会有类似如下输出:
$ docker build -t todoapi . Sending build context to Docker daemon 1.137MB Step 1/10 : FROM microsoft/dotnet:2.2-sdk AS build-env 2.2-sdk: Pulling from microsoft/dotnet e79bb959ec00: Pull complete d4b7902036fe: Pull complete 1b2a72d4e030: Pull complete d54db43011fd: Pull complete b3ae1535ac68: Pull complete f04cf82b07ad: Pull complete 6f91a9d92092: Pull complete Digest: sha256:c443ff79311dde76cb1acf625ae47581da45aad4fd66f84ab6ebf418016cc008 Status: Downloaded newer image for microsoft/dotnet:2.2-sdk ---> e268893be733 Step 2/10 : WORKDIR /app ---> Running in c7f62130f331 Removing intermediate container c7f62130f331 ---> e8b6a73d3d84 Step 3/10 : COPY *.csproj ./ ---> cfa03afa6003 Step 4/10 : RUN dotnet restore ---> Running in d96a9b89e4a9 Restore completed in 924.67 ms for /app/TodoApi.csproj. Removing intermediate container d96a9b89e4a9 ---> 14d5d32d40b6 Step 5/10 : COPY . ./ ---> b1242ea0b0b8 Step 6/10 : RUN dotnet publish -c Release -o out ---> Running in 37c8eb07c86e Microsoft (R) Build Engine version 16.0.450+ga8dc7f1d34 for .NET Core Copyright (C) Microsoft Corporation. All rights reserved. Restore completed in 663.74 ms for /app/TodoApi.csproj. TodoApi -> /app/bin/Release/netcoreapp2.2/TodoApi.dll TodoApi -> /app/out/ Removing intermediate container 37c8eb07c86e ---> 6238f4c1cf07 Step 7/10 : FROM microsoft/dotnet:2.2-aspnetcore-runtime 2.2-aspnetcore-runtime: Pulling from microsoft/dotnet 27833a3ba0a5: Pull complete 25dbf7dc93e5: Pull complete 0ed9cb15d3b8: Pull complete 874ea13b7488: Pull complete Digest: sha256:ffd756d34bb0f976ba5586f6c88597765405af8014ae51b34811992b46ba40e8 Status: Downloaded newer image for microsoft/dotnet:2.2-aspnetcore-runtime ---> cb2dd04458bc Step 8/10 : WORKDIR /app ---> Running in b0a3826d346b Removing intermediate container b0a3826d346b ---> 4218db4cc2f5 Step 9/10 : COPY --from=build-env /app/out . ---> 765168aa2c7a Step 10/10 : ENTRYPOINT ["dotnet", "TodoApi.dll"] ---> Running in f93bcaf5591f Removing intermediate container f93bcaf5591f ---> 046226f5e9cb Successfully built 046226f5e9cb Successfully tagged todoapi:latest
如果您的机器是第一次构建,速度可能会有些慢,因为要从 Docker Hub 上拉取应用依赖的
dotnet-sdk和aspnetcore-runtime基础镜像。
构建完成后,我们可以通过
docker images命令确认本地镜像仓库是否存在我们构建的镜像
todoapi。
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE todoapi latest c92a82f0efaa 19 hours ago 260MB microsoft/dotnet 2.2-sdk 5e09f77009fa 26 hours ago 1.74GB microsoft/dotnet 2.2-aspnetcore-runtime 08ed21b5758c 26 hours ago 260MB ...
运行应用容器
容器镜像构建完成后,就可以使用
docker run命令运行容器了,有关该命令参数的更多信息请参阅 Reference - docker run 。
开发环境下,通常会通过
docker run --rm -it命令运行应用容器,具体命令如下:
docker run --rm -it -p 5000:80 todoapi
-it
参数表示以交互模式运行容器并为容器重新分配一个伪输入终端,方便查看输出调试程序。
--rm
参数表示将会在容器退出后自动删除当前容器,开发模式下常用参数。
-p
参数表示会将本地计算机上的5000
端口映射到容器中的默认80
端口,端口映射的关系为host:container
。todoapi
便是我们要启动的本地镜像名称。
如命令执行成功,终端会有类似如下输出:
$ docker run -it --rm -p 5000:80 todoapi warn: Microsoft.AspNetCore.DataProtection.KeyManagement.XmlKeyManager[35] No XML encryptor configured. Key {1a78d899-738b-4aea-a7d6-777302933f38} may be persisted to storage in unencrypted form. Hosting environment: Production Content root path: /app Now listening on: http://[::]:80 Application started. Press Ctrl+C to shut down.
生产环境下,通常会通过
docker run -d命令运行应用容器,具体命令如下:
docker run -d --restart=always --name myapp -p 5000:80 todoapi
-d
参数表示会将容器作为服务启动,不需要终端交互。--name
参数用来指定容器名称,本例指定容器名称为myapp
。--restart
是一个面向生产环境的参数,用来指定容器非正常退出时的重启策略,本例always
表示始终重新启动容器,其他可选策略请参考 Restart policies (--restart)。
如命令执行成功,终端会有类似如下输出:
$ docker run -d --restart=always --name myapp -p 5000:80 todoapi e3d747d9d2b4cd14b2acb24f81bea9312f89c4eb689dba5f6559950c91db1600
容器启动后,在 Web 浏览器中再次访问
http://localhost:5000/api/values,应该会和本地测试一样返回如下 JSON 数据:
["value1","value2"]
至此,我们的 ASP.NET Core 应用就成功运行在 Docker 容器中了。
多容器应用部署
目前我们创建的演示项目
TodoApi过于简单,真实的生产项目肯定会涉及更多其他的依赖。例如:关系数据库 Mysql、文档数据库 MongoDB、分布式缓存 Redis、消息队列 RabbitMQ 等各种服务。
还有就是,生产环境我们一般不会将 ASP.NET Core 应用程序的宿主服务器 Kestrel 直接暴露给用户,通常是在前面加一个反向代理服务 Nginx。
这些依赖服务还要像传统部署方式那样,一个一个单独配置部署吗?不用的,因为它们本身也是可以被容器化的,所以我们只要考虑如何把各个相互依赖的容器联系到一起,这就涉及到容器编排,而 Docker Compose 正是用来解决这一问题的,最终可以实现多容器应用的一键部署。
Docker Compose 是一个用于定义和运行多容器的 Docker 工具。其使用
YAML文件来配置应用程序的服务,最终您只要使用一个命令就可以从配置中创建并启动所有服务。
安装 Docker Compose
Linux 系统下的安装过程大致分为以下几步:
Step1:运行如下命令下载 Compose 最新稳定版本,截止发稿前最新版本为
1.24.0。
sudo curl -L "https://github.com/docker/compose/releases/download/1.24.0/docker-compose-$(uname -s)-$(uname -m)" -o /usr/local/bin/docker-compose
Step2:对下载完成的二进制程序添加可执行权限。
sudo chmod +x /usr/local/bin/docker-compose
Step3:测试安装是否成功。
$ docker-compose --version docker-compose version 1.24.0, build 0aa59064
若您在安装过程中遇到问题,或是其他系统安装请参阅 Install Docker Compose。
改造演示项目
现在来改造一下我们的演示项目
TodoApi,添加 Redis 分布式缓存、使用 Nginx 做反向代理,准备构建一个具如下图所示架构的多容器应用。
在
TodoApi项目根目录下,打开集成终端,输入如下命令新增 Redis 依赖包。
dotnet add package Microsoft.Extensions.Caching.StackExchangeRedis --version 2.2.0
修改应用启动配置文件
Startup.cs中的
ConfigureServices方法:
// This method gets called by the runtime. Use this method to add services to the container. public void ConfigureServices(IServiceCollection services) { services.AddStackExchangeRedisCache(options => { options.Configuration = Configuration.GetConnectionString("Redis"); }); services.AddHttpContextAccessor(); services.AddMvc().SetCompatibilityVersion(CompatibilityVersion.Version_2_2); }
在
TodoApi项目
Controllers目录下新建控制器
HelloController,具体代码如下所示:
using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Threading.Tasks; using Microsoft.AspNetCore.Http; using Microsoft.AspNetCore.Mvc; using Microsoft.Extensions.Caching.Distributed; namespace TodoApi.Controllers using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Threading.Tasks; using Microsoft.AspNetCore.Http; using Microsoft.AspNetCore.Mvc; using Microsoft.Extensions.Caching.Distributed; namespace TodoApi.Controllers { [Route("api/[controller]")] [ApiController] public class HelloController : ControllerBase { private readonly IDistributedCache _distributedCache; private readonly IHttpContextAccessor _httpContextAccessor; public HelloController( IDistributedCache distributedCache, IHttpContextAccessor httpContextAccessor) { _distributedCache = distributedCache; _httpContextAccessor = httpContextAccessor; } [HttpGet] public ActionResult<string> Get() { var connection = _httpContextAccessor.HttpContext.Connection; var ipv4 = connection.LocalIpAddress.MapToIPv4().ToString(); var message = $"Hello from Docker Container:{ipv4}"; return message; } [HttpGet("{name}")] public ActionResult<string> Get(string name) { var defaultKey = $"hello:{name}"; _distributedCache.SetString(defaultKey, $"Hello {name} form Redis"); var message = _distributedCache.GetString(defaultKey); return message; } } }
以上控制器,提供了两个接口
/api/hello和
/api/hello/{name},分别用来测试 Nginx 负载均衡和 Redis 的联通性。
创建 docker-compose.yml
准备工作就绪,下面我们就可以使用 Docker Compose 来编排容器。
同样是在
TodoApi项目根目录中,创建一个名为
docker-compose.yml的文件,并粘贴以下内容:
version: "3.7" services: myproject-todoapi-1: container_name: my-todoapi-1 build: context: . dockerfile: Dockerfile restart: always ports: - "5001:80" volumes: - ./appsettings.json:/app/appsettings.json myproject-todoapi-2: container_name: my-todoapi-2 build: context: . dockerfile: Dockerfile restart: always ports: - "5002:80" volumes: - ./appsettings.json:/app/appsettings.json myproject-todoapi-3: container_name: my-todoapi-3 build: context: . dockerfile: Dockerfile restart: always ports: - "5003:80" volumes: - ./appsettings.json:/app/appsettings.json myproject-nginx: container_name: my-nginx image: nginx restart: always ports: - "80:80" volumes: - ./conf/nginx.conf:/etc/nginx/conf.d/default.conf myproject-redis: container_name: my-redis image: redis restart: always ports: - "6379:80" volumes: - ./conf/redis.conf:/etc/redis/redis.conf
其中
version用来指定 Compose 文件版本号,
3.7是目前最新版本,具体哪些版本对应哪些特定的 Docker 引擎版本请参阅 Compose file versions and upgrading。
Compose 中强化了服务的概念,简单地理解就是, 服务是一种用于生产环境的容器。一个多容器 Docker 应用由若干个服务组成,如上文件即定义了 5 个服务:
- 3 个应用服务
myproject-todoapi-1
、myproject-todoapi-2
和myproject-todoapi-3
- 1 个 Nginx 服务
myproject-reverse-proxy
- 1 个 Redis 服务
myproject-redis
以上 5 个服务的配置参数相差无几、也很简单,我就不展开叙述,不清楚的可以参阅 Compose file reference。
这里只讲一个配置参数
volumes:
我们知道,容器中的文件在宿主机上存在形式复杂,修改文件需要先通过如下命令进入容器后操作。
docker exec -it <CONTAINER ID/NAMES> /bin/bash
容器一旦删除,其内部配置以及产生的数据也会丢失。
为了解决这些问题,Docker 引入了数据卷 volumes 机制。即 Compose 中 volumes 参数用来将宿主机的某个目录或文件映射挂载到 Docker 容器内部的对应的目录或文件,通常被用来灵活挂载配置文件或持久化容器产生的数据。
创建相关配置文件
接下来,需要根据如上
docker-compose.yml文件中涉及的
volumes配置创建三个配置文件。要知道,它们最终是需要被注入到 Docker 容器中的。
首先,在
TodoApi项目根目录中,创建三个应用服务
myproject-todoapi-*需要的程序配置文件
appsettings.json,具体内容如下:
"ConnectionStrings": { "Redis": "myproject-redis:6379,password=todoapi@2019" },
以上配置,指定了 Redis 服务
myproject-redis的连接字符串,其中
myproject-redis可以看到是 Redis 服务的服务名称,当该配置文件注入到 Docker 容器中后,会自动解析为容器内部 IP,同时考虑到 Redis 服务的安全性,为其指定了密码,即
password=todoapi@2019。
然后,在
TodoApi项目根目录中创建一个子目录
conf,用来存放 Nginx 和 Redis 的配置文件。
mkdir conf && cd conf
先来创建 Redis 服务
myproject-redis的配置文件。
可以通过如下命令,下载一个 Redis 官方提供的标准配置文件
redis.conf:
wget http://download.redis.io/redis-stable/redis.conf
然后打开下载后的
redis.conf文件,找到
SECURITY节点,根据如上应用服务的 Redis 连接字符串信息,启用并改下密码:
requirepass todoapi@2019
再来创建 Nginx 服务
myproject-nginx的配置文件。
在
conf目录中,创建一个名为
nginx.conf的配置文件,并粘贴如下内容:
upstream todoapi { server myproject-todoapi-1:80; server myproject-todoapi-2:80; server myproject-todoapi-3:80; } server { listen 80; location / { proxy_pass http://todoapi; proxy_set_header Host $host; proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr; proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for; } }
以上配置,是一个 Nginx 中具备负载均衡的代理配置,其默认采用轮循策略将请求转发给 Docker 服务
myproject-todoapi-1、
myproject-todoapi-2和
myproject-todoapi-3。
运行并测试多容器应用
经过以上几个小节,容器编排的过程就完成了,接下来就可以直接定义并启动我们创建的多容器应用实例了。
切换到
docker-compose.yml文件所在的目录,也就是
TodoApi项目的根目录,执行如下命令:
docker-compose up -d
如命令执行成功,终端最后会有类似如下输出:
...... Creating my-todoapi-1 ... done Creating my-redis ... done Creating my-todoapi-3 ... done Creating my-nginx ... done Creating my-todoapi-2 ... done
至此,我们的多容器应用就已经在运行了,可以通过
docker-compose ps命令来确认下。
$ docker-compose ps Name Command State Ports -------------------------------------------------------------------------------------- my-nginx nginx -g daemon off; Up 0.0.0.0:80->80/tcp my-redis docker-entrypoint.sh redis ... Up 6379/tcp, 0.0.0.0:6379->80/tcp my-todoapi-1 dotnet TodoApi.dll Up 0.0.0.0:5001->80/tcp my-todoapi-2 dotnet TodoApi.dll Up 0.0.0.0:5002->80/tcp my-todoapi-3 dotnet TodoApi.dll Up 0.0.0.0:5003->80/tcp
可以通过连续三次请求
/api/hello接口测试应用的负载均衡。
curl http://localhost/api/hello curl http://localhost/api/hello curl http://localhost/api/hello // Output: Hello from Docker Container:172.30.0.2 Hello from Docker Container:172.30.0.4 Hello from Docker Container:172.30.0.5
三个应用服务分别部署在不同容器中,所以理论上来讲,他们的容器内部 IP 也是不同的,所以
/api/hello接口每次输出信息不会相同。
请求
/api/hello/{name}接口测试 Redis 服务连通性。
curl http://localhost/api/hello/esofar // Output: Hello esofar form Redis
小结
本文从零构建了一个 ASP.NET Core 应用,并通过 Docker 部署,然后由浅入深,引入 Docker Compose 演示了多容器应用的部署过程。通过本文的实战您可以更深入地了解 Docker。本文涉及的代码已托管到以下地址,您在实验过程中遇到问题可以参考。
https://github.com/esofar/dockerize-aspnetcore-samples
Docker 命令附录
$ docker --help Usage: docker [OPTIONS] COMMAND A self-sufficient runtime for containers Options: --config string Location of client config files (default "/root/.docker") -D, --debug Enable debug mode -H, --host list Daemon socket(s) to connect to -l, --log-level string Set the logging level ("debug"|"info"|"warn"|"error"|"fatal") (default "info") --tls Use TLS; implied by --tlsverify --tlscacert string Trust certs signed only by this CA (default "/root/.docker/ca.pem") --tlscert string Path to TLS certificate file (default "/root/.docker/cert.pem") --tlskey string Path to TLS key file (default "/root/.docker/key.pem") --tlsverify Use TLS and verify the remote -v, --version Print version information and quit Management Commands: builder Manage builds config Manage Docker configs container Manage containers engine Manage the docker engine image Manage images network Manage networks node Manage Swarm nodes plugin Manage plugins secret Manage Docker secrets service Manage services stack Manage Docker stacks swarm Manage Swarm system Manage Docker trust Manage trust on Docker images volume Manage volumes Commands: attach Attach local standard input, output, and error streams to a running container build Build an image from a Dockerfile commit Create a new image from a container's changes cp Copy files/folders between a container and the local filesystem create Create a new container diff Inspect changes to files or directories on a container's filesystem events Get real time events from the server exec Run a command in a running container export Export a container's filesystem as a tar archive history Show the history of an image images List images import Import the contents from a tarball to create a filesystem image info Display system-wide information inspect Return low-level information on Docker objects kill Kill one or more running containers load Load an image from a tar archive or STDIN login Log in to a Docker registry logout Log out from a Docker registry logs Fetch the logs of a container pause Pause all processes within one or more containers port List port mappings or a specific mapping for the container ps List containers pull Pull an image or a repository from a registry push Push an image or a repository to a registry rename Rename a container restart Restart one or more containers rm Remove one or more containers rmi Remove one or more images run Run a command in a new container save Save one or more images to a tar archive (streamed to STDOUT by default) search Search the Docker Hub for images start Start one or more stopped containers stats Display a live stream of container(s) resource usage statistics stop Stop one or more running containers tag Create a tag TARGET_IMAGE that refers to SOURCE_IMAGE top Display the running processes of a container unpause Unpause all processes within one or more containers update Update configuration of one or more containers version Show the Docker version information wait Block until one or more containers stop, then print their exit codes
Docker Compose 命令附录
$ docker-compose --help Define and run multi-container applications with Docker. Usage: docker-compose [-f <arg>...] [options] [COMMAND] [ARGS...] docker-compose -h|--help Options: -f, --file FILE Specify an alternate compose file (default: docker-compose.yml) -p, --project-name NAME Specify an alternate project name (default: directory name) --verbose Show more output --log-level LEVEL Set log level (DEBUG, INFO, WARNING, ERROR, CRITICAL) --no-ansi Do not print ANSI control characters -v, --version Print version and exit -H, --host HOST Daemon socket to connect to --tls Use TLS; implied by --tlsverify --tlscacert CA_PATH Trust certs signed only by this CA --tlscert CLIENT_CERT_PATH Path to TLS certificate file --tlskey TLS_KEY_PATH Path to TLS key file --tlsverify Use TLS and verify the remote --skip-hostname-check Don't check the daemon's hostname against the name specified in the client certificate --project-directory PATH Specify an alternate working directory (default: the path of the Compose file) --compatibility If set, Compose will attempt to convert keys in v3 files to their non-Swarm equivalent Commands: build Build or rebuild services bundle Generate a Docker bundle from the Compose file config Validate and view the Compose file create Create services down Stop and remove containers, networks, images, and volumes events Receive real time events from containers exec Execute a command in a running container help Get help on a command images List images kill Kill containers logs View output from containers pause Pause services port Print the public port for a port binding ps List containers pull Pull service images push Push service images restart Restart services rm Remove stopped containers run Run a one-off command scale Set number of containers for a service start Start services stop Stop services top Display the running processes unpause Unpause services up Create and start containers version Show the Docker-Compose version information
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