Лаб. работа “Docker Compose: Управление многоконтейнерными приложениями”

Инструменты промышленной разработки
Практика
Автор

Бизюк Андрей

Дата публикации

16 декабря 2025 г.

Лабораторная работа по теме “Docker Compose: Управление многоконтейнерными приложениями”

Цель работы

Изучить инструмент Docker Compose для управления многоконтейнерными приложениями. Получить практические навыки создания и управления сложными приложениями, состоящими из нескольких сервисов, настройки сетей, томов и переменных окружения.

Краткие теоретические сведения

Docker Compose — это инструмент для определения и запуска многоконтейнерных Docker-приложений. Он позволяет описать всю инфраструктуру приложения в одном файле docker-compose.yml и управлять всем стеком с помощью простых команд.

Ключевые концепции Docker Compose:

  • Сервисы (Services) — каждый сервис представляет собой контейнер, который будет запущен. Сервисы могут использовать готовые образы или собираться из Dockerfile.
  • Сети (Networks) — обеспечивают изолированное взаимодействие между контейнерами. По умолчанию создается сеть default, но можно создать собственные.
  • Тома (Volumes) — используются для персистентного хранения данных. Могут быть именованными томами или bind mounts.
  • Зависимости (depends_on) — определяют порядок запуска сервисов и гарантируют, что сервис не запустится до готовности зависимых сервисов.
  • Переменные окружения — позволяют гибко конфигурировать сервисы для разных окружений.

Преимущества Docker Compose: * Декларативное описание всей инфраструктуры * Простота развертывания и масштабирования * Воспроизводимость окружений * Управление сложными многокомпонентными приложениями

Краткий справочник по командам Docker Compose

Основные команды

  • docker-compose up — запуск всех сервисов, описанных в docker-compose.yml
  • docker-compose up -d — запуск в фоновом режиме (detached)
  • docker-compose down — остановка и удаление всех контейнеров, сетей и томов
  • docker-compose ps — просмотр статуса сервисов
  • docker-compose logs — просмотр логов всех сервисов
  • docker-compose logs -f — просмотр логов в реальном времени
  • docker-compose restart — перезапуск всех сервисов
  • docker-compose build — пересборка образов для сервисов
  • docker-compose exec <service> <command> — выполнение команды в контейнере сервиса

Команды для работы с отдельными сервисами

  • docker-compose up <service> — запуск конкретного сервиса
  • docker-compose stop <service> — остановка конкретного сервиса
  • docker-compose start <service> — запуск остановленного сервиса
  • docker-compose logs <service> — логи конкретного сервиса
  • docker-compose exec <service> bash — подключение к командной оболочке сервиса

Команды для очистки

  • docker-compose down -v — удаление томов вместе с контейнерами
  • docker-compose down --rmi all — удаление всех образов
  • docker-compose down --remove-orphans — удаление осиротевших контейнеров

Требования к окружению

  • Операционная система: Debian 13 “Trixie” или новее
  • Docker Engine установлен и настроен
  • Docker Compose установлен (обычно входит в состав Docker)
  • Доступ в Интернет для загрузки образов
  • Учетная запись пользователя без прав root
  • Текстовый редактор (nano, vim или другой)

Порядок выполнения работы

Часть 1. Проверка установки Docker Compose

  1. Проверка версии Docker Compose Убедитесь, что Docker Compose установлен и работает корректно.

    docker-compose --version
# или для Docker Compose V2
docker compose version

  2. Проверка доступности Docker Убедитесь, что Docker Engine работает:

    docker version

Часть 2. Создание простого веб-приложения

  1. Создание рабочей директории Создайте директорию для работы с Docker Compose:

    mkdir ~/docker-compose-lab
cd ~/docker-compose-lab

  2. Создание простого веб-приложения Создайте файл app.py с простым Flask-приложением:

    from flask import Flask, jsonify
import os
import socket

app = Flask(__name__)

@app.route('/')
def hello():
    return jsonify({
        'message': 'Hello from Docker Compose!',
        'hostname': socket.gethostname(),
        'container_id': os.environ.get('HOSTNAME', 'unknown')
    })

@app.route('/health')
def health():
    return jsonify({'status': 'healthy'}), 200

@app.route('/info')
def info():
    return jsonify({
        'container_id': os.environ.get('HOSTNAME', 'unknown'),
        'python_version': os.sys.version,
        'environment': os.environ.get('ENVIRONMENT', 'development')
    })

if __name__ == '__main__':
    app.run(host='0.0.0.0', port=5000)

  3. Создание requirements.txt Создайте файл с зависимостями:

    flask==2.3.3
requests==2.31.0

  4. Создание Dockerfile для приложения Создайте файл Dockerfile:

    FROM python:3.11-slim

WORKDIR /app

COPY requirements.txt .
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt

COPY app.py .

EXPOSE 5000

CMD ["python", "app.py"]

Часть 3. Создание первого docker-compose.yml

  1. Создание базового docker-compose.yml Создайте файл docker-compose.yml:

    version: '3.8'

services:
  web:
    build: .
    ports:
      - "5000:5000"
    environment:
      - ENVIRONMENT=development
    volumes:
      - .:/app
    restart: unless-stopped

  2. Запуск приложения Запустите приложение с помощью Docker Compose:

    docker-compose up --build

    Приложение будет доступно по адресу http://localhost:5000. Проверьте работу:

    curl http://localhost:5000
curl http://localhost:5000/health
curl http://localhost:5000/info

  3. Запуск в фоновом режиме Остановите приложение (Ctrl+C) и запустите в фоновом режиме:

    docker-compose up -d --build

  4. Просмотр статуса сервисов Проверьте статус запущенных сервисов:

    docker-compose ps

  5. Просмотр логов Посмотрите логи приложения:

    docker-compose logs
docker-compose logs -f web

Часть 4. Добавление базы данных

  1. Создание обновленного docker-compose.yml Обновите docker-compose.yml, добавив PostgreSQL:

    version: '3.8'

services:
  web:
    build: .
    ports:
      - "5000:5000"
    environment:
      - ENVIRONMENT=development
      - DATABASE_URL=postgresql://user:password@db:5432/myapp
    volumes:
      - .:/app
    depends_on:
      - db
    restart: unless-stopped

  db:
    image: postgres:15-alpine
    environment:
      POSTGRES_DB: myapp
      POSTGRES_USER: user
      POSTGRES_PASSWORD: password
    volumes:
      - db_data:/var/lib/postgresql/data
    ports:
      - "5432:5432"
    restart: unless-stopped

volumes:
  db_data:

  2. Обновление приложения для работы с БД Обновите app.py для работы с PostgreSQL:

    from flask import Flask, jsonify
import os
import socket
import psycopg2
from psycopg2 import OperationalError

app = Flask(__name__)

def get_db_connection():
    try:
        conn = psycopg2.connect(
            host=os.environ.get('DB_HOST', 'db'),
            database=os.environ.get('POSTGRES_DB', 'myapp'),
            user=os.environ.get('POSTGRES_USER', 'user'),
            password=os.environ.get('POSTGRES_PASSWORD', 'password')
        )
        return conn
    except OperationalError as e:
        return None

@app.route('/')
def hello():
    conn = get_db_connection()
    if conn:
        try:
            cur = conn.cursor()
            cur.execute("SELECT version();")
            db_version = cur.fetchone()[0]
            cur.close()
            conn.close()
            db_status = "connected"
        except Exception as e:
            db_status = f"error: {str(e)}"
    else:
        db_status = "disconnected"

    return jsonify({
        'message': 'Hello from Docker Compose!',
        'hostname': socket.gethostname(),
        'container_id': os.environ.get('HOSTNAME', 'unknown'),
        'database_status': db_status
    })

@app.route('/health')
def health():
    conn = get_db_connection()
    if conn:
        conn.close()
        return jsonify({'status': 'healthy', 'database': 'connected'}), 200
    else:
        return jsonify({'status': 'unhealthy', 'database': 'disconnected'}), 503

@app.route('/info')
def info():
    return jsonify({
        'container_id': os.environ.get('HOSTNAME', 'unknown'),
        'python_version': os.sys.version,
        'environment': os.environ.get('ENVIRONMENT', 'development'),
        'database_url': os.environ.get('DATABASE_URL', 'not configured')
    })

if __name__ == '__main__':
    app.run(host='0.0.0.0', port=5000)

  3. Обновление requirements.txt Добавьте зависимость для PostgreSQL:

    flask==2.3.3
requests==2.31.0
psycopg2-binary==2.9.7

  4. Перезапуск с новой конфигурацией Остановите текущие сервисы и запустите с новой конфигурацией:

    docker-compose down
docker-compose up -d --build

  5. Проверка работы с базой данных Проверьте работу приложения:

    curl http://localhost:5000
curl http://localhost:5000/health

Часть 5. Работа с сетями

  1. Создание пользовательских сетей Обновите docker-compose.yml для использования пользовательских сетей:

    version: '3.8'

services:
  web:
    build: .
    ports:
      - "5000:5000"
    environment:
      - ENVIRONMENT=development
      - DATABASE_URL=postgresql://user:password@db:5432/myapp
    volumes:
      - .:/app
    depends_on:
      - db
    networks:
      - frontend
      - backend
    restart: unless-stopped

  db:
    image: postgres:15-alpine
    environment:
      POSTGRES_DB: myapp
      POSTGRES_USER: user
      POSTGRES_PASSWORD: password
    volumes:
      - db_data:/var/lib/postgresql/data
    networks:
      - backend
    restart: unless-stopped

networks:
  frontend:
    driver: bridge
  backend:
    driver: bridge
    internal: true

volumes:
  db_data:

  2. Перезапуск с новой конфигурацией Примените изменения:

    docker-compose down
docker-compose up -d --build

  3. Проверка сетей Посмотрите созданные сети:

    docker network ls
docker network inspect docker-compose-lab_frontend
docker network inspect docker-compose-lab_backend

Часть 6. Добавление Redis

  1. Добавление Redis в docker-compose.yml Обновите конфигурацию, добавив Redis:

    version: '3.8'

services:
  web:
    build: .
    ports:
      - "5000:5000"
    environment:
      - ENVIRONMENT=development
      - DATABASE_URL=postgresql://user:password@db:5432/myapp
      - REDIS_URL=redis://redis:6379
    volumes:
      - .:/app
    depends_on:
      - db
      - redis
    networks:
      - frontend
      - backend
    restart: unless-stopped

  db:
    image: postgres:15-alpine
    environment:
      POSTGRES_DB: myapp
      POSTGRES_USER: user
      POSTGRES_PASSWORD: password
    volumes:
      - db_data:/var/lib/postgresql/data
    networks:
      - backend
    restart: unless-stopped

  redis:
    image: redis:7-alpine
    networks:
      - backend
    restart: unless-stopped

networks:
  frontend:
    driver: bridge
  backend:
    driver: bridge
    internal: true

volumes:
  db_data:

  2. Обновление приложения для работы с Redis Обновите app.py:

    from flask import Flask, jsonify
import os
import socket
import psycopg2
import redis
from psycopg2 import OperationalError
from redis import ConnectionError as RedisConnectionError

app = Flask(__name__)

def get_db_connection():
    try:
        conn = psycopg2.connect(
            host=os.environ.get('DB_HOST', 'db'),
            database=os.environ.get('POSTGRES_DB', 'myapp'),
            user=os.environ.get('POSTGRES_USER', 'user'),
            password=os.environ.get('POSTGRES_PASSWORD', 'password')
        )
        return conn
    except OperationalError as e:
        return None

def get_redis_connection():
    try:
        r = redis.Redis(
            host=os.environ.get('REDIS_HOST', 'redis'),
            port=6379,
            decode_responses=True
        )
        r.ping()
        return r
    except RedisConnectionError:
        return None

@app.route('/')
def hello():
    conn = get_db_connection()
    redis_conn = get_redis_connection()

    db_status = "disconnected"
    redis_status = "disconnected"

    if conn:
        try:
            cur = conn.cursor()
            cur.execute("SELECT version();")
            db_version = cur.fetchone()[0]
            cur.close()
            conn.close()
            db_status = "connected"
        except Exception as e:
            db_status = f"error: {str(e)}"

    if redis_conn:
        try:
            redis_conn.set('hello_count', 0, ex=3600)
            redis_conn.incr('hello_count')
            redis_status = "connected"
        except Exception as e:
            redis_status = f"error: {str(e)}"

    return jsonify({
        'message': 'Hello from Docker Compose!',
        'hostname': socket.gethostname(),
        'container_id': os.environ.get('HOSTNAME', 'unknown'),
        'database_status': db_status,
        'redis_status': redis_status
    })

@app.route('/health')
def health():
    conn = get_db_connection()
    redis_conn = get_redis_connection()

    db_healthy = conn is not None
    redis_healthy = redis_conn is not None

    if conn:
        conn.close()
    if redis_conn:
        redis_conn.close()

    if db_healthy and redis_healthy:
        return jsonify({'status': 'healthy', 'database': 'connected', 'redis': 'connected'}), 200
    else:
        return jsonify({
            'status': 'unhealthy', 
            'database': 'connected' if db_healthy else 'disconnected',
            'redis': 'connected' if redis_healthy else 'disconnected'
        }), 503

@app.route('/info')
def info():
    return jsonify({
        'container_id': os.environ.get('HOSTNAME', 'unknown'),
        'python_version': os.sys.version,
        'environment': os.environ.get('ENVIRONMENT', 'development'),
        'database_url': os.environ.get('DATABASE_URL', 'not configured'),
        'redis_url': os.environ.get('REDIS_URL', 'not configured')
    })

if __name__ == '__main__':
    app.run(host='0.0.0.0', port=5000)

  3. Обновление requirements.txt Добавьте зависимость для Redis:

    flask==2.3.3
requests==2.31.0
psycopg2-binary==2.9.7
redis==4.6.0

  4. Перезапуск с полным стеком Запустите полный стек приложений:

    docker-compose down
docker-compose up -d --build

  5. Проверка работы всех сервисов Проверьте работу всех компонентов:

    curl http://localhost:5000
curl http://localhost:5000/health
curl http://localhost:5000/info

Часть 7. Использование переменных окружения

  1. Создание .env файла Создайте файл .env:

    # Database configuration
POSTGRES_DB=myapp
POSTGRES_USER=appuser
POSTGRES_PASSWORD=secure_password_123

# Application configuration
ENVIRONMENT=production
DEBUG=false

# Redis configuration
REDIS_PASSWORD=redis_password_456

  2. Обновление docker-compose.yml для использования переменных Обновите docker-compose.yml:

    version: '3.8'

services:
  web:
    build: .
    ports:
      - "5000:5000"
    environment:
      - ENVIRONMENT=${ENVIRONMENT}
      - DEBUG=${DEBUG}
      - DATABASE_URL=postgresql://${POSTGRES_USER}:${POSTGRES_PASSWORD}@db:${POSTGRES_DB}
      - REDIS_URL=redis://:${REDIS_PASSWORD}@redis:6379
    volumes:
      - .:/app
    depends_on:
      - db
      - redis
    networks:
      - frontend
      - backend
    restart: unless-stopped

  db:
    image: postgres:15-alpine
    environment:
      POSTGRES_DB: ${POSTGRES_DB}
      POSTGRES_USER: ${POSTGRES_USER}
      POSTGRES_PASSWORD: ${POSTGRES_PASSWORD}
    volumes:
      - db_data:/var/lib/postgresql/data
    networks:
      - backend
    restart: unless-stopped

  redis:
    image: redis:7-alpine
    command: redis-server --requirepass ${REDIS_PASSWORD}
    networks:
      - backend
    restart: unless-stopped

networks:
  frontend:
    driver: bridge
  backend:
    driver: bridge
    internal: true

volumes:
  db_data:

  3. Перезапуск с переменными окружения Примените изменения:

    docker-compose down
docker-compose up -d --build

Часть 8. Масштабирование сервисов

  1. Масштабирование веб-сервиса Запустите несколько экземпляров веб-сервиса:

    docker-compose up -d --scale web=3

  2. Проверка масштабирования Посмотрите статус всех сервисов:

    docker-compose ps

  3. Тестирование балансировки нагрузки Выполните несколько запросов для проверки распределения нагрузки:

    for i in {1..10}; do curl http://localhost:5000; echo; done

Часть 9. Мониторинг и отладка

  1. Просмотр логов всех сервисов Посмотрите логи всех сервисов:

    docker-compose logs
docker-compose logs -f

  2. Просмотр логов конкретного сервиса Посмотрите логи конкретного сервиса:

    docker-compose logs web
docker-compose logs db
docker-compose logs redis

  3. Выполнение команд в контейнерах Подключитесь к контейнеру веб-сервиса:

    docker-compose exec web bash

    Внутри контейнера выполните:

    ls -la
cat app.py
exit

  4. Проверка сетевого взаимодействия Проверьте доступность сервисов из контейнера:

    docker-compose exec web ping db
docker-compose exec web ping redis

Часть 10. Очистка ресурсов

  1. Остановка всех сервисов Остановите все сервисы:

    docker-compose down

  2. Полная очистка с удалением томов Удалите все ресурсы, включая тома:

    docker-compose down -v

  3. Проверка очистки Проверьте, что ресурсы удалены:

    docker-compose ps
docker network ls
docker volume ls

Задания для самостоятельного выполнения

  1. Создание многоэтапного приложения Создайте приложение, состоящее из:
    • Frontend (React/Vue.js приложение)
    • Backend API (Node.js/Python Flask)
    • База данных (PostgreSQL)
    • Кэш (Redis)
    • Nginx как reverse proxy
  2. Использование профилей Создайте профили для development и production окружений. В development профиле добавьте:
    • Adminer для управления БД
    • Redis Commander для управления Redis
    • Монтирование исходного кода
  3. Настройка health checks Добавьте health checks для всех сервисов в docker-compose.yml. Настройте:
    • Проверку доступности БД
    • Проверку API endpoints
    • Проверку Redis
  4. Создание backup скрипта Создайте скрипт для автоматического backup базы данных с использованием volumes и cron.

Контрольные вопросы

  1. Что такое Docker Compose и в чем его отличие от Docker?
  2. Какие основные секции есть в docker-compose.yml файле?
  3. Как работает секция depends_on и какие проблемы она решает?
  4. В чем разница между volumes и bind mounts в Docker Compose?
  5. Как создать пользовательские сети и зачем это нужно?
  6. Как использовать переменные окружения в Docker Compose?
  7. Что такое масштабирование сервисов и как его реализовать?
  8. Как настроить health checks для сервисов?
  9. В чем преимущества использования профилей в Docker Compose?
  10. Как организовать backup и восстановление данных в Docker Compose?

Требования к отчету

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

  1. Титульный лист
  2. Цель работы
  3. Пошаговое описание выполнения работы с приведением всех вводимых команд и их выводов (можно в виде скриншотов или текстовых блоков)
  4. Содержимое созданного docker-compose.yml файла с комментариями
  5. Результаты тестирования всех endpoints приложения
  6. Письменные ответы на контрольные вопросы
  7. Вывод, в котором необходимо кратко описать полученные знания и навыки, а также привести примеры использования Docker Compose в реальных проектах
Наверх