Databáza v systéme Docker

V tomto návode si ukážeme ako je možné využiť systém Docker pre spúšťanie databázového systému. Cieľom návodu je naučiť sa ako funguje súborový systém a sieťové spojenie v aplikačnom kontajneri. Na konci by ste mali byť schopní pracovať s databázou cez webové rozhranie bežiace v inom kontajneri.

Dokumentácia obrazu kontajnera

Najprv sa oboznámte s obrazom kontajnera na Docker Hube. Pozrite si dokumentáciu k Docker obrazu servra PostgreSQL.

Obraz kontajnera obsahuje nainštalovanú databázu spolu so všetkými závislosťami vrátanie operačného systému. V dokumentácii by mali byť uvedené základné informácie o tom ako obraz používať - ako ho nakonfigurovať, kde sa nachádzajú dôležité súbory a na akom porte je dostupná služba. Niekedy sa stane, že na to aby ste pochopili aj detaily tak si budete musieť pozrieť aj Dockerfile a základnú dokumentáciu k softvéru ktorý sa nachádza v aplikačnom kontajneri.

Štúdiom dokumentácie zistíte že:

• databáza beží na porte 5432
• používateľské meno je postgres
• heslo si nastavíte premennou prostredia napr. -e POSTGRES_PASSWORD=mysecretpassword

Spustenie kontajnera s databázou

Spusťte si databázu PostgreSql.

docker run --name postgres -e POSTGRES_PASSWORD=mysecretpassword -d postgres:10.4-alpine

Prepínač -d znamená, že aplikácia bude bežať na pozadí. Prepínač --name pridelí kontajneru symbolické meno aby sme vždy nemuseli hľadať jeho identifikačný reťazec.

Prepínač -e nastaví premennú prostredia s názvom POSTGRES_PASSWORD. Aplikácia ju vie prečítať a podľa nej nastaviť heslo na prístup k databáze. Pomocou premenných prostredia vieme meniť aj iné vlastnosti aplikácie. Zoznam premenných na konfiguráciu je uvedený v dokumentácii obrazu.

Že naozaj beží na pozadí si overíme pomocou:

docker ps

Pripojenie sa na databázu

K databáze sa môžete pripojiť pomocou riadkového klienta psql

Spusťte riadkového klienta psql v kontajneri:

docker exec -it postgres psql -U postgres

Pre zábavu vyskúšajte nejaké jednoduché SQL príkazy:

CREATE TABLE zabava (id INTEGER PRIMARY KEY,vtip TEXT);
INSERT INTO zabava values(1,'klop klop');
SELECT * FROM zabava;

Klienta ukončíte stlačením Ctrl+D.

SQL príkazy si môžte poznačiť do súboru a do databázy ich odoslať pomocou štandardného vstupu:

cat schema.sql | docker exec -i postgres psql -U postgres

Stav kontajnera je dočasný

v prostredí klaudu sa ľahko môže stať, že kontajner havaruje a bude reštartovaný. Reštart kontajnera môže spôsobiť to, že pôvodný stav (súbory s databázou) nebude k dispozícii.

Skúste vypnúť kontajner a zistiť, či sa tam aj po reštarte nachádza vytvorený záznam. Zistíte, že príkaz run stále vytvára novú inštanciu, ktorá neobsahuje zmeny z pôvodnej inštancie.

docker stop postgres
docker ps
docker run -e POSTGRES_PASSWORD=mysecretpassword  --name postgres -d postgres:10.4-alpine
docker exec -it postgres psql -U postgres
psql> SELECT * FROM zabava;

Zväzky v aplikačnom kontajneri

Na to aby ste zachovali obsah databázy aj po ukončení kontajnera je potrebné vytvoriť nový zväzok.

Zväzok môže byť:

• ľubovoľný lokálny súborový systém,
• ľubovoľný lokálny adresár,
• vzdialený súborový systém alebo adresár, pripojený pomocou sieťového protokolu ktorý podporuje operačný systém.

Pri štarte kontajnera viem vytvoriť mapovanie medzi adresármi v kontajnermi a zväzkami. Dáta sa tak nebudú zapisovať do súborového systému kontajnera ale do zväzku. Tým obídeme to, že dáta neprežijú reštart kontajnera, lebo zostanú vo zväzku.

Aby sme sa nemuseli zamýšľať nad tým, ako sú usporiadané adresáre na servri, kde beží Docker, môžme si vytvoriť pomenovaný zväzok.

Pomenovaný zväzok je špeciálny adresár a ktorého vytvorenie a zmazanie sa stará Docker. Inak to je obyčajný adresár.

Nový pomenovaný zväzok pgdata si vytvoríte príkazom:

docker volume create pgdata

Na lokálnom disku (v Docker Machine) vznikne nový zväzok ( zvyčajne sa nachádza v /var/lib/docker/volumes/) kde si môžeme uložiť to čo chceme aby prežilo reštart kontajnera.

Zoznam zväzkov si môžeme pozrieť pomocou:

docker volume ls

Ak nás pomenovaný zväzok omrzí, môžeme ho vymazať:

docker volume rm pgdata

Mapovanie zväzkov

Na to aby sme v kontajneri mohli zväzok používať, musíme vytvoriť mapovanie. Mapovaním určíme, ktorý adresár v súborovom systéme kontajnera bude zodpovedať zväzku.

Mapovanie zväzkov robíme pomocou prepínača -v. Uvedieme špeciálny reťazec s mapovaním. Časť pred dvojbodkou je meno pomenovaného zväzku alebo lokálneho adresára, časť za dvojbodkou je meno adresára v kontajneri.

Ak beží kontajner, ktorý využíva zväzok, tak ho nebude možné vymazať aby sa zabránilo strate dát.

Ak sme zabudli, ktorý kontajner využíva zväzok, použime príkaz

docker inspect pgdata

Spustime si nový kontajner, ktorý už bude obsahovať aj mapovanie na trvalý zväzok.

docker run  \
    --name postgres \
    -v pgdata:/var/lib/postgresql/data \
    -e POSTGRES_PASSWORD=mysecretpassword \
    -d postgres:10.4-alpine

Z vnútra bude kontajner vyzerať úplne rovnako, ale po reštarte bude obsah databázy zachovaný.

Vytvorenie sieťového spojenia

Komunikácia s aplikáciou pomocou príkazového riadka je síce jednoduchá, ale má určité obmedzenia. Na to aby sme kontajner vedeli plnohodnotne využívať musíme vedieť ho pripojiť na našu sieť.

Nie každému vyhovuje rozhranie príkazového riadku. To síce určite nie je náš problém, ale používatelia našej aplikácie určite ocenia luxusné grafické rozhranie pgadmin. Vyskúšajme si pre demonštráciu webovú aplikáciu pre správu relačnej databázy Postgres pgadmin.

Na Docker Hube sa nachádza viacero obrazov pgadmin. Naštudujeme ten najpoužívanejší dpage/pgadmin4.

S Dockerom je jeho spustenie a inštalácia príjemne jednoduchá:

docker pull dpage/pgadmin4
docker run -p 8080:80 \
    --name pgadmin \
    -e 'PGADMIN_DEFAULT_EMAIL=user@domain.com' \
    -e 'PGADMIN_DEFAULT_PASSWORD=SuperSecret' \
    -d dpage/pgadmin4

Premennými prostredia PGADMIN_DEFAULT_EMAIL a PGADMIN_DEFAULT_PASSWORD nastavíme prihlasovacie meno a heslo pre prístup do webovej aplikácie. Tieto údaje slúžia iba na spustenie rozhrania a nemajú nič spoločné s databázami ktoré vieme pomocou webovej aplikácie spravovať.

Aplikácia v kontajneri za bežných podmienok nie je viditeľná pre vonkajší svet. Port, pomocou ktorého komunikuje musíme explicitne mapovať na reálny port na stroji, kde beží Docker (virtuálny stroj Docker Machine).

Prepínačom -p sme povedali, že aplikácia využívajúca port 80 bude prístupná na porte 8080 našej Docker Machine. Pri určovaní portov treba dávať pozor aby nevznikla kolízia - aby na jednom porte bežala maximálne jedna služba.

Pripojenie sa na bežiaci kontajner

Najprv musíme zistiť, na akej IP adrese beží webová aplikácia.

• Ak používate Docker Machine: Zistite IP adresu Docker Machine (napr. docker-machine ls)
• Ak používate Docker Desktop: Ak sa chcete pripojiť na kontajner pomocou webového prehliadača tak musíte použiť IP vášho stroja (localhost). Ak sa chcete pripojiť pomocou iného stroja WSL, použite symbolické meno host.docker.internal. Ak neviete, webový prehliadač si otvoríte aj pomocou Dashboardu Docker Desktop.

V luxusnom grafickom prostredí bude asi hračka pripojiť sa na databázový server postgres na port 5432.

Na úvodnej obrazovke kliknite na "Add New Server". Vyplňte ľubovoľne meno spojenia ("Name"). V záložke "Connection" skúste vyplniť položku "Host Name/Address" - DNS meno alebo IP adresa databázového servra.

Ale aké IP mám vyplniť?

Virtuálne siete

Pomocou mapovania portov je síce možné sa z vonkajšieho prostredia pripojiť na bežiaci kontajner, ale nie je to možné medzi kontajnermi navzájom. A nebolo by to ani bezpečné. Kontajnery by mali byť od seba maximálne oddelené, aby nebolo možné ľahko pristupovať k cudzím procesom. Musíme explicitne povedať, ktoré kontajnery budú vidieť ktoré.

Na určenie skupín kontajnerov ktoré budú sieťoví kamaráti (budú navzájom viditeľné a budú vedieť spolu komunikovať) slúži virtuálna sieť.

Virtuálnu sieť pgnet pre databázu a rozhranie vytvoríme podobným spôsobom ako kontajner:

docker network create pgnet

Pri spustení kontajnera zadáme meno virtuálnej siete do ktorej bude kontajner patriť.

Všetky kontajnery v rámci jednej virtuálnej siete budú navzájom dostupné pomocou svojho mena. Docker sa postará o to, aby v každom bežiacom kontajneri vznikol príslušný DNS záznam aby sme sa nemuseli starať o konkrétne virtuálne IP adresy.

Pridanie kontajnerov do virtuálnej siete

Kontajner pridáme do virtuálnej siete pri spustení. Asi bude potrebné začať odznova.

Vypnite databázu postgres aj klienta pgadmin.

# Bezi
docker ps
docker stop postgres
docker rm postgres
docker stop pgadmin
docker rm pgadmin
# Uz nebezi
docker ps

Overíme si zoznam sietí:

docker network ls

Pri novom spustení kontajnerov pridáme parameter --network.

docker run  \
    -p 8080:80 \
    --name pgadmin \
    --network pgnet \
    -e 'PGADMIN_DEFAULT_EMAIL=user@domain.com' \
    -e 'PGADMIN_DEFAULT_PASSWORD=SuperSecret' \
    -d dpage/pgadmin4
docker run  \
    --name postgres \
    --network pgnet \
    -e 'POSTGRES_PASSWORD=mysecretpassword' \
    -v pgdata:/var/lib/postgresql/data \
    -d postgres:10.4-alpine

Na virtuálnej sieti to bude vyzerať takto:

+-----------+                 +----------+
| postgres  | <-5432 pgnet -> | pgadmin  | 80 <--> localhost 8080
+-----------+                 +----------+

Spojenie medzi kontajnermi

Vo virtuálnej sieti bude kontajner prístupný pod DNS menom rovnakým ako je meno kontajnera (prepínač --name). V prípade, že je kontajner pripojený na viac virtuálnych sietí, medzi DNS menami sa rozlišuje pomocou prípony s menom siete, napr. postgres.pgnet.

Nakonfigurujte pgadmin tak, aby sa napojil na databázu v kontajneri postgres.

Na úvodnej obrazovke kliknite na "Add New Server". Vyplňte ľubovoľne meno spojenia ("Name"). V záložke "Connection" skúste vyplniť položku "Host Name/Address" - DNS meno alebo IP adresa databázového servra.

• General - Name: Meno spojenia
• Connection - Host: Url na ktorom beží databázový server. V tomto prípade to bude meno kontajnera (postgres) alebo meno siete a meno kontajnera pgnet.postgres.
• Connection - Port: Vnútorný port na virtuálnej sieti na ktorom beží databáza.
• Connection - Username: používateľské meno na prístup k databáze.
• Connection - Password: heslo na prístup k databáze.

Pomocou grafického klienta pgadmin4 si pozrite obsah databázy postgres.

Zrušenie virtuálnej siete

Keď nás sieť omrzí, vymažeme ju príkazom:

docker network rm pgnet

Sieť sa nedá vymazať, pokiaľ existujú kontajnery ktoré ju využívajú.

Vytvorte si pomocné skripty

Do skriptu si poznačte všetky príkazy potrebné na prípravu, štart a koniec aplikácie.

• prepare-app.sh
• start-app.sh
• stop-app.sh

Skript sa môže začínať príkazmi:

#!/bin/bash
set -e

Previous Post Next Post