Docker: 综合实战

Q: CI/CD 中怎么做数据库迁移？

在部署步骤前添加迁移步骤：① 构建迁移镜像；② docker run --rm migrate:latest alembic upgrade head ；③ 部署新版本。关键：迁移必须向后兼容——新代码必须同时支持旧表和新表结构。

Q: 多服务如何统一日志？

三种方案：① ELK Stack（Elasticsearch + Logstash + Kibana）——企业标准；② Loki + Grafana（轻量，云原生推荐）；③ 云服务商日志服务（AWS CloudWatch / 阿里云 SLS）。所有容器 stdout → 采集器 → 集中存储 → 搜索面板。

Q: 生产环境怎么配置 HTTPS？

在 Nginx 容器中配置 TLS：① Let's Encrypt 免费证书 + certbot 自动续期；② 反向代理模式：Nginx 处理 TLS，内部通信 HTTP；③ 云服务商的负载均衡器处理 TLS（ALB/SLB），容器不需要证书。

Q: 怎么监控整个微服务栈的健康状态？

Prometheus + Grafana 黄金组合：① Prometheus 采集各服务的 /metrics 端点；② Grafana 展示仪表盘 + 告警规则；③ 关键指标：API 延迟（P50/P95/P99）、错误率、CPU/内存、数据库连接数。先监控后优化。

最后更新：2026-08-26

这是本课程的毕业项目——把 23 课的知识串起来，从零部署一个全栈微服务到生产环境。

1. 你将学到

全栈微服务架构设计
多阶段构建全流程实战
多服务 Compose 编排
CI/CD 自动化部署
监控与告警体系搭建

2. 一个 3 天交付的故事

(1) 痛点：3 天内从本地到生产

Charlie 接到一个任务：在 3 天内将电商平台从本地开发部署到生产环境。架构包括 React frontend、Go API、PostgreSQL、Redis、RabbitMQ——5 个服务，0 个自动化流程。

(2) Docker 全栈工具链的解法

Charlie 用 Docker 全栈工具链，2 天完成交付：Dockerfile 编写 → Compose 编排 → CI/CD 自动部署 → 监控告警。

(3) 收益：2 天完成交付

从手动部署到全自动化，2 天内完成了架构设计、容器化、编排、CI/CD、监控——这就是掌握 Docker 全栈技能的价值。

3. 全栈架构设计

(1) 架构总览

graph TB
    USER["Browser"] --> ING["Nginx<br/>:80<br/>React SPA + API Proxy"]
    ING -->|"api/"| API1["Go API #1<br/>:8080"]
    ING -->|"api/"| API2["Go API #2<br/>:8080"]
    ING -->|"api/"| API3["Go API #3<br/>:8080"]
    API1 --> PG["PostgreSQL<br/>:5432<br/>Primary DB"]
    API2 --> PG
    API3 --> PG
    API1 --> REDIS["Redis<br/>:6379<br/>Cache"]
    API2 --> REDIS
    API3 --> MQ["RabbitMQ<br/>:5672<br/>Message Queue"]
    MQ --> WRK["Worker<br/>Background Jobs"]
    PROM["Prometheus<br/>:9090<br/>Metrics"] --> GRAF["Grafana<br/>:3000<br/>Dashboards"]
    PROM --> API1
    PROM --> PG
    PROM --> REDIS

(2) 服务清单

服务	技术栈	镜像	端口
Nginx	反向代理 + 静态文件	自建（多阶段）	80
Go API	REST API	自建（多阶段）	8080
PostgreSQL	关系数据库	postgres:15-alpine	5432
Redis	缓存 + 会话	redis:7-alpine	6379
RabbitMQ	消息队列	rabbitmq:3-management	5672/15672
Worker	后台任务处理	自建（同 API 镜像）	-
Prometheus	指标采集	prom/prometheus	9090
Grafana	可视化面板	grafana/grafana	3000

4. 前端 Dockerfile（React + Nginx）

▶ 示例：前端 Dockerfile 多阶段构建（难度⭐⭐⭐）

DOCKERFILE

# ============================================
# Stage 1: Build React application
# ============================================
FROM node:20-alpine AS builder

WORKDIR /app
COPY package*.json ./
RUN npm ci
COPY . .
RUN npm run build

# ============================================
# Stage 2: Serve with Nginx
# ============================================
FROM nginx:1.25-alpine

# Copy built assets
COPY --from=builder /app/dist /usr/share/nginx/html

# Copy Nginx config for SPA routing
COPY nginx.conf /etc/nginx/conf.d/default.conf

# Security: non-root user
RUN chown -R nginx:nginx /usr/share/nginx/html && \
    chown -R nginx:nginx /var/cache/nginx && \
    chown -R nginx:nginx /var/log/nginx

EXPOSE 80
HEALTHCHECK --interval=30s --timeout=5s \
  CMD wget -qO- http://localhost/ || exit 1

CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]

5. 后端 Dockerfile（Go 多阶段）

▶ 示例：后端 Dockerfile 多阶段构建（难度⭐⭐⭐）

DOCKERFILE

# ============================================
# Stage 1: Build Go binary
# ============================================
FROM golang:1.22-alpine AS builder

RUN apk add --no-cache git

WORKDIR /src
COPY go.mod go.sum ./
RUN go mod download

COPY . .
RUN CGO_ENABLED=0 GOOS=linux go build -ldflags="-w -s" -o /app/server

# ============================================
# Stage 2: Minimal runtime
# ============================================
FROM alpine:3.19

RUN apk --no-cache add ca-certificates tzdata curl && \
    adduser -D -u 1000 appuser

WORKDIR /app
COPY --from=builder /app/server .

RUN chown -R appuser:appuser /app
USER appuser

EXPOSE 8080

HEALTHCHECK --interval=15s --timeout=5s --start-period=10s --retries=3 \
  CMD curl -f http://localhost:8080/health || exit 1

CMD ["/app/server"]

6. Docker Compose 编排

▶ 示例：完整 docker-compose.prod.yml（难度⭐⭐⭐）

YAML

# ============================================
# docker-compose.prod.yml - Full stack
# ============================================
services:
  nginx:
    build:
      context: ./frontend
      dockerfile: Dockerfile
    ports:
      - "80:80"
    depends_on:
      api:
        condition: service_healthy
    restart: unless-stopped
    networks:
      - frontend
      - backend
    logging:
      driver: json-file
      options:
        max-size: "10m"
        max-file: "5"

  api:
    build:
      context: ./api
      dockerfile: Dockerfile
    environment:
      DATABASE_URL: postgresql://appuser:${DB_PASSWORD}@postgres:5432/${DB_NAME}
      REDIS_URL: redis://redis:6379
      RABBITMQ_URL: amqp://guest:${MQ_PASSWORD}@rabbitmq:5672
    deploy:
      replicas: 3
      resources:
        limits:
          cpus: "1.0"
          memory: 512M
    depends_on:
      postgres:
        condition: service_healthy
      redis:
        condition: service_healthy
    restart: unless-stopped
    networks:
      - backend
      - db-net
      - cache-net
    healthcheck:
      test: ["CMD", "curl", "-f", "http://localhost:8080/health"]
      interval: 15s
      timeout: 5s
      retries: 3
      start_period: 10s
    logging:
      driver: json-file
      options:
        max-size: "10m"
        max-file: "5"

  worker:
    build:
      context: ./api
      dockerfile: Dockerfile
    command: ["/app/server", "worker"]
    environment:
      DATABASE_URL: postgresql://appuser:${DB_PASSWORD}@postgres:5432/${DB_NAME}
      RABBITMQ_URL: amqp://guest:${MQ_PASSWORD}@rabbitmq:5672
    depends_on:
      postgres:
        condition: service_healthy
      rabbitmq:
        condition: service_healthy
    restart: unless-stopped
    networks:
      - backend
      - db-net

  postgres:
    image: postgres:15-alpine
    environment:
      POSTGRES_USER: appuser
      POSTGRES_PASSWORD: ${DB_PASSWORD}
      POSTGRES_DB: ${DB_NAME}
    volumes:
      - pg-data:/var/lib/postgresql/data
    healthcheck:
      test: ["CMD-SHELL", "pg_isready -U appuser"]
      interval: 5s
      timeout: 5s
      retries: 5
    restart: unless-stopped
    networks:
      - db-net

  redis:
    image: redis:7-alpine
    command: redis-server --appendonly yes --requirepass ${REDIS_PASSWORD}
    volumes:
      - redis-data:/data
    healthcheck:
      test: ["CMD", "redis-cli", "-a", "${REDIS_PASSWORD}", "ping"]
      interval: 10s
      timeout: 5s
    restart: unless-stopped
    networks:
      - cache-net

  rabbitmq:
    image: rabbitmq:3-management-alpine
    environment:
      RABBITMQ_DEFAULT_PASS: ${MQ_PASSWORD}
    ports:
      - "15672:15672"
    volumes:
      - mq-data:/var/lib/rabbitmq
    healthcheck:
      test: ["CMD", "rabbitmq-diagnostics", "check_port_connectivity"]
      interval: 15s
      timeout: 10s
    restart: unless-stopped
    networks:
      - backend

  prometheus:
    image: prom/prometheus:latest
    volumes:
      - ./monitoring/prometheus.yml:/etc/prometheus/prometheus.yml:ro
      - prometheus-data:/prometheus
    ports:
      - "9090:9090"
    restart: unless-stopped
    networks:
      - backend
      - db-net
      - cache-net

  grafana:
    image: grafana/grafana:latest
    ports:
      - "3000:3000"
    environment:
      GF_SECURITY_ADMIN_PASSWORD: ${GRAFANA_PASSWORD}
    volumes:
      - grafana-data:/var/lib/grafana
    depends_on:
      - prometheus
    restart: unless-stopped
    networks:
      - backend

volumes:
  pg-data:
  redis-data:
  mq-data:
  prometheus-data:
  grafana-data:

networks:
  frontend:
  backend:
  db-net:
    internal: true
  cache-net:
    internal: true

7. CI/CD 配置

(1) GitHub Actions 全流程

YAML

# .github/workflows/deploy.yml
name: Build and Deploy

on:
  push:
    branches: [main]

jobs:
  build-and-deploy:
    runs-on: ubuntu-latest
    steps:
      - uses: actions/checkout@v4

      - uses: docker/setup-buildx-action@v3

      - uses: docker/login-action@v3
        with:
          registry: ${{ secrets.REGISTRY }}
          username: ${{ secrets.REGISTRY_USER }}
          password: ${{ secrets.REGISTRY_PASS }}

      - name: Build and push API
        uses: docker/build-push-action@v5
        with:
          context: ./api
          push: true
          tags: ${{ secrets.REGISTRY }}/api:${{ github.sha }}
          cache-from: type=gha
          cache-to: type=gha,mode=max

      - name: Build and push Frontend
        uses: docker/build-push-action@v5
        with:
          context: ./frontend
          push: true
          tags: ${{ secrets.REGISTRY }}/frontend:${{ github.sha }}
          cache-from: type=gha
          cache-to: type=gha,mode=max

      - name: Deploy to production
        uses: appleboy/ssh-action@v1
        with:
          host: ${{ secrets.SERVER_HOST }}
          username: ${{ secrets.SERVER_USER }}
          key: ${{ secrets.SSH_KEY }}
          script: |
            cd /opt/ecommerce
            export API_TAG=${{ github.sha }}
            export FRONTEND_TAG=${{ github.sha }}
            docker compose -f docker-compose.prod.yml pull
            docker compose -f docker-compose.prod.yml up -d --remove-orphans
            docker image prune -f

8. 监控配置

(1) Prometheus 配置

YAML

# monitoring/prometheus.yml
global:
  scrape_interval: 15s

scrape_configs:
  - job_name: 'api'
    static_configs:
      - targets: ['api:8080']
    metrics_path: /metrics

  - job_name: 'postgres'
    static_configs:
      - targets: ['postgres-exporter:9187']

  - job_name: 'redis'
    static_configs:
      - targets: ['redis-exporter:9121']

  - job_name: 'rabbitmq'
    static_configs:
      - targets: ['rabbitmq:15692']

9. 部署与验证

(1) 部署清单

步骤	操作	验证
1	`docker compose -f docker-compose.prod.yml up -d --build`	`docker compose ps` 全部 Up
2	访问 `http://localhost`	React 页面正常显示
3	`curl http://localhost/api/health`	{"status":"ok"}
4	访问 `http://localhost:3000`	Grafana 登录页
5	访问 `http://localhost:15672`	RabbitMQ 管理页
6	`docker compose logs api`	API 日志无错误

(2) 对比表：裸机 vs Docker vs K8s

维度	裸机部署	Docker Compose	Kubernetes
部署时间	1-2 天	30 分钟	1-2 天（初始搭建）
可重复性	❌	✅	✅
自动扩缩	❌	❌	✅ HPA
自愈	❌	restart 策略	✅ 自动重建
零停机更新	困难	Compose 重启	✅ 滚动更新
监控	手动	Prometheus+Grafana	内置 + Prometheus
复杂度	低	中	高

10. 完整示例：一键部署全栈

BASH

# ============================================
# Complete walkthrough: Full-stack deployment
# ============================================

# 1. Create .env file (NEVER commit this)
cat > .env << 'EOF'
DB_PASSWORD=secure_db_pass_2024
DB_NAME=ecommerce
REDIS_PASSWORD=secure_redis_pass
MQ_PASSWORD=secure_mq_pass
GRAFANA_PASSWORD=admin123
EOF

# 2. Build and start all services
docker compose -f docker-compose.prod.yml up -d --build

# 3. Wait for services to initialize
sleep 30

# 4. Verify all services
docker compose -f docker-compose.prod.yml ps
echo "=== Health Checks ==="
docker compose -f docker-compose.prod.yml ps --format "table {{.Name}}\t{{.Status}}"

# 5. Test the API
curl -s http://localhost/api/health

# 6. Check database connectivity
docker compose -f docker-compose.prod.yml exec postgres pg_isready -U appuser

# 7. Access monitoring
echo "Grafana: http://localhost:3000 (admin/${GRAFANA_PASSWORD})"
echo "RabbitMQ: http://localhost:15672 (guest/${MQ_PASSWORD})"
echo "Prometheus: http://localhost:9090"

# 8. View aggregated logs
docker compose -f docker-compose.prod.yml logs --tail 50 api

# 9. Scale API if needed
docker compose -f docker-compose.prod.yml up -d --scale api=5

# 10. Clean up
docker compose -f docker-compose.prod.yml down

❓ 常见问题

Q 微服务比单体复杂多少？

A 运维复杂度显著增加——网络配置、服务发现、日志聚合、分布式追踪都是新挑战。但收益是：独立部署、独立扩缩、故障隔离。建议：小团队（<5 人）用模块化单体，大团队用微服务。不要为了微服务而微服务。

Q CI/CD 中怎么做数据库迁移？

A 在部署步骤前添加迁移步骤：① 构建迁移镜像；② docker run --rm migrate:latest alembic upgrade head；③ 部署新版本。关键：迁移必须向后兼容——新代码必须同时支持旧表和新表结构。

Q 多服务如何统一日志？

A 三种方案：① ELK Stack（Elasticsearch + Logstash + Kibana）——企业标准；② Loki + Grafana（轻量，云原生推荐）；③ 云服务商日志服务（AWS CloudWatch / 阿里云 SLS）。所有容器 stdout → 采集器 → 集中存储 → 搜索面板。

Q 生产环境怎么配置 HTTPS？

A 在 Nginx 容器中配置 TLS：① Let's Encrypt 免费证书 + certbot 自动续期；② 反向代理模式：Nginx 处理 TLS，内部通信 HTTP；③ 云服务商的负载均衡器处理 TLS（ALB/SLB），容器不需要证书。

Q 怎么监控整个微服务栈的健康状态？

A Prometheus + Grafana 黄金组合：① Prometheus 采集各服务的 /metrics 端点；② Grafana 展示仪表盘 + 告警规则；③ 关键指标：API 延迟（P50/P95/P99）、错误率、CPU/内存、数据库连接数。先监控后优化。

📖 小节

全栈微服务 = Frontend + API + DB + Cache + MQ + Monitoring + CI/CD
前端多阶段：Node 构建 → Nginx 运行，镜像从 1 GB → 25 MB
后端多阶段：Go 编译 → Alpine 运行，镜像从 780 MB → 15 MB
Compose 编排：网络隔离（db-net internal）+ 健康检查 + 资源限制 + 日志轮转
CI/CD：push → build → push → SSH deploy，全自动化零人工
Prometheus + Grafana：指标采集 + 可视化 + 告警，运维必备

📝 作业

基础题（难度⭐）：设计一个博客系统的微服务架构图（Nginx + API + DB + Cache），列出每个服务的镜像和端口。
进阶题（难度⭐⭐）：用 Docker 全栈技术部署该架构，编写 docker-compose.prod.yml 并成功启动。
挑战题（难度⭐⭐⭐）：配置 Prometheus + Grafana 监控面板，添加 API 延迟和错误率的仪表盘，设置邮件告警规则。

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关于我们

Docker: 综合实战

1. 你将学到

2. 一个 3 天交付的故事

(1) 痛点：3 天内从本地到生产

(2) Docker 全栈工具链的解法

(3) 收益：2 天完成交付

3. 全栈架构设计

(1) 架构总览

(2) 服务清单

4. 前端 Dockerfile（React + Nginx）

▶ 示例：前端 Dockerfile 多阶段构建（难度⭐⭐⭐）

5. 后端 Dockerfile（Go 多阶段）

▶ 示例：后端 Dockerfile 多阶段构建（难度⭐⭐⭐）

6. Docker Compose 编排

▶ 示例：完整 docker-compose.prod.yml（难度⭐⭐⭐）

7. CI/CD 配置

(1) GitHub Actions 全流程

8. 监控配置

(1) Prometheus 配置

9. 部署与验证

(1) 部署清单

(2) 对比表：裸机 vs Docker vs K8s

10. 完整示例：一键部署全栈

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