Docker Compose 编排 IoT 栈

Docker Compose 编排 IoT 栈

概述

本节介绍如何使用 Docker Compose 编排完整的 IoT 技术栈。学习完成后，您将能够：

• 理解 Docker Compose 的作用和工作原理
• 编写 docker-compose.yml 文件编排多容器服务
• 向客户解释 Docker Compose 在 IoT 架构中的价值
• 能够配合客户需求调整服务配置

什么是 Docker Compose？

Docker Compose 是一个用于定义和运行多容器 Docker 应用的工具。通过一个 YAML 配置文件，可以一次性启动整个 IoT 技术栈。

核心价值:

特性	说明	售前价值
声明式配置	用 YAML 文件定义所有服务	可版本控制、可复现
一键部署	docker-compose up -d 启动全部服务	演示环境 5 分钟搭建
服务编排	自动处理依赖关系和启动顺序	减少人工配置错误
网络管理	自动创建隔离网络	服务间通信开箱即用
环境一致性	开发/测试/生产使用相同配置	消除环境差异问题

Docker Compose vs Docker Run

对比维度	Docker Run	Docker Compose
管理方式	单容器手动管理	多容器统一管理
配置文件	无（命令行参数）	YAML 配置文件
可复现性	差（需记录命令）	好（配置文件可共享）
服务依赖	手动处理	自动处理
网络配置	手动创建网络	自动创建网络
扩展性	启动多个容器	支持 --scale 扩展

IoT Stack with Docker Compose

完整 IoT 技术栈配置

version: '3.8'

services:
  # MQTT 消息代理
  mosquitto:
    image: eclipse-mosquitto:2
    container_name: mosquitto
    restart: unless-stopped
    ports:
      - "1883:1883"   # MQTT 默认端口
      - "9001:9001"   # WebSocket 端口
    volumes:
      - ./mosquitto/config:/mosquitto/config
      - ./mosquitto/data:/mosquitto/data
      - ./mosquitto/log:/mosquitto/log

  # 自动化引擎
  nodered:
    image: nodered/node-red:latest
    container_name: nodered
    restart: unless-stopped
    ports:
      - "1880:1880"
    volumes:
      - ./nodered/data:/data
    environment:
      - TZ=Asia/Shanghai
    depends_on:
      - mosquitto

  # 时序数据库
  influxdb:
    image: influxdb:2
    container_name: influxdb
    restart: unless-stopped
    ports:
      - "8086:8086"
    volumes:
      - ./influxdb/data:/var/lib/influxdb2
      - ./influxdb/config:/etc/influxdb2

  # 数据可视化
  grafana:
    image: grafana/grafana:latest
    container_name: grafana
    restart: unless-stopped
    ports:
      - "3000:3000"
    volumes:
      - ./grafana/data:/var/lib/grafana
    depends_on:
      - influxdb

  # 容器管理（可选）
  portainer:
    image: portainer/portainer-ce:latest
    container_name: portainer
    restart: unless-stopped
    ports:
      - "9000:9000"
    volumes:
      - /var/run/docker.sock:/var/run/docker.sock
      - ./portainer/data:/data

networks:
  default:
    name: iot-network
    driver: bridge

配置说明

Mosquitto:

• 端口 1883 用于标准 MQTT 通信
• 端口 9001 用于 MQTT over WebSocket
• 配置文件映射到宿主机以便持久化

Node-RED:

• 端口 1880 提供 Web 编辑界面
• 数据卷映射确保 Flow 持久化
• 时区环境变量确保时间正确
• 依赖 Mosquitto 先启动

InfluxDB:

• 端口 8086 提供 HTTP API
• 数据目录映射实现持久化
• 支持通过 Web UI 初始化

Grafana:

• 端口 3000 提供仪表板界面
• 数据目录映射持久化仪表板配置
• 依赖 InfluxDB 先启动

Portainer:

• 端口 9000 提供容器管理界面
• 挂载 Docker Socket 实现管理能力

Service Dependencies

┌─────────────────────────────────────────┐
│              IoT Network                  │
├─────────────────────────────────────────┤
│                                         │
│  Portainer ──── 管理所有容器              │
│                                         │
│  Mosquitto ──── MQTT 消息中枢             │
│       ↑                                  │
│  Node-RED ──── 订阅/发布 MQTT 消息        │
│       ↓                                  │
│  InfluxDB ──── 存储时序数据                │
│       ↓                                  │
│  Grafana ───── 可视化 InfluxDB 数据        │
│                                         │
└─────────────────────────────────────────┘

Common Operations

启动所有服务

# 启动所有服务（后台运行）
docker-compose up -d

# 启动特定服务
docker-compose up -d mosquitto nodered

# 查看启动日志
docker-compose logs -f

停止和重启

# 停止所有服务
docker-compose stop

# 停止特定服务
docker-compose stop nodered

# 重启所有服务
docker-compose restart

# 停止并删除容器
docker-compose down

查看状态

# 查看所有服务状态
docker-compose ps

# 预期输出：
# NAME                STATUS         PORTS
# mosquitto           Up 2 minutes   0.0.0.0:1883->1883/tcp
# nodered             Up 2 minutes   0.0.0.0:1880->1880/tcp
# influxdb            Up 2 minutes   0.0.0.0:8086->8086/tcp
# grafana             Up 2 minutes   0.0.0.0:3000->3000/tcp
# portainer           Up 2 minutes   0.0.0.0:9000->9000/tcp

# 查看服务日志
docker-compose logs mosquitto

# 实时日志
docker-compose logs -f nodered

Advanced Configuration

资源限制

services:
  nodered:
    image: nodered/node-red:latest
    deploy:
      resources:
        limits:
          cpus: '0.5'
          memory: 512M
        reservations:
          cpus: '0.25'
          memory: 256M

健康检查

services:
  mosquitto:
    image: eclipse-mosquitto:2
    healthcheck:
      test: ["CMD", "mosquitto_sub", "-t", "$$SYS/broker/uptime", "-C", "1"]
      interval: 30s
      timeout: 10s
      retries: 3
      start_period: 10s

网络配置

networks:
  iot-network:
    driver: bridge
    ipam:
      config:
        - subnet: 172.20.0.0/16
          gateway: 172.20.0.1

services:
  mosquitto:
    networks:
      iot-network:
        ipv4_address: 172.20.0.10

最佳实践

✅ 推荐做法:

• 使用固定版本标签而非 latest
• 为每个服务配置资源限制
• 使用独立的 Docker 网络
• 配置健康检查和重启策略
• 将配置文件纳入版本控制

❌ 避免做法:

• 多个 Compose 文件端口冲突
• 忽略 depends_on 依赖顺序
• 暴露不必要的端口到宿主机
• 使用 root 用户运行容器
• 不配置日志轮转

Common Customer Questions

Q1: Docker Compose 和 Kubernetes 什么区别？

A: Docker Compose 适用于单主机场景（演示、中小规模），Kubernetes 适用于多主机集群（大规模生产）。对于大多数 IoT 售前场景，Docker Compose 完全够用。

Q2: 一台服务器能跑多少个容器？

A: 取决于服务器配置。4C8G 服务器可以轻松运行 10-15 个容器，包括 Mosquitto、Node-RED、InfluxDB、Grafana 等核心服务。

Q3: 服务升级会中断业务吗？

A: 可以通过滚动更新策略实现零停机升级。先启动新版本容器，确认正常后再停止旧版本。

Summary

1. Docker Compose 是多容器 IoT 栈的首选编排工具
2. 一份 YAML 文件即可定义完整的 IoT 技术栈
3. 一键启动、停止、重启所有服务
4. 支持资源限制、健康检查等高级特性
5. 适合演示环境、PoC、中小规模部署

References

• Docker Compose 官方文档
• Compose File 参考
• Docker Compose 最佳实践