如何优雅地关闭长期运行的 Docker 容器

简介

Docker 容器被广泛用于运行各种应用程序和服务，但是管理长期运行的容器的生命周期可能是一项挑战。本教程将指导你完成优雅关闭长期运行的 Docker 容器的过程，确保平稳过渡并防止潜在的数据丢失或应用程序问题。

Skills Graph

理解 Docker 容器生命周期

Docker 容器具有明确的生命周期，开发者需要了解这些知识才能有效地管理他们的应用程序。本节将概述 Docker 容器的生命周期，包括容器可以转换的不同状态以及支撑此生命周期的关键概念。

Docker 容器状态

Docker 容器在其生命周期中可以处于几种不同的状态：

1. 已创建（Created）：容器已创建但尚未启动。
2. 运行中（Running）：容器当前正在执行其主进程。
3. 暂停（Paused）：容器的主进程已暂停，但容器仍在运行。
4. 已停止（Stopped）：容器的主进程已停止。
5. 重启中（Restarting）：容器当前正在重启。
6. 已退出（Exited）：容器已停止且其主进程已退出。

了解这些状态很重要，因为它们决定了你可以对容器执行的操作以及你可以预期的行为。

Docker 容器生命周期事件

除了容器状态外，在 Docker 容器的生命周期中还会发生几个关键事件：

1. 创建（Create）：创建一个新容器。
2. 启动（Start）：启动容器的主进程。
3. 停止（Stop）：停止容器的主进程。
4. 重启（Restart）：手动或自动重启容器。
5. 暂停/恢复（Pause/Unpause）：暂停或恢复容器的主进程。
6. 终止（Kill）：强制终止容器的主进程。
7. 删除（Delete）：从系统中删除容器。

了解这些生命周期事件对于管理和自动化 Docker 容器的行为至关重要。

使用 Docker CLI 处理容器生命周期

Docker CLI 提供了几个用于与容器生命周期进行交互的命令：

• docker create：创建一个新容器。
• docker start：启动一个已停止的容器。
• docker stop：停止一个正在运行的容器。
• docker restart：重启一个容器。
• docker pause：暂停一个正在运行的容器。
• docker unpause：恢复一个已暂停的容器。
• docker kill：强制停止一个正在运行的容器。
• docker rm：删除一个容器。

这些命令允许你以编程方式管理 Docker 容器的生命周期，并自动化与容器管理相关的各种任务。

优雅地停止长期运行的容器

在处理长期运行的 Docker 容器时，确保它们被优雅地停止非常重要，这能让容器的主进程在容器终止前执行任何必要的清理或关闭任务。本节将探讨优雅地停止长期运行的 Docker 容器的策略。

理解 SIGTERM 信号

优雅地停止 Docker 容器的主要机制是向容器的主进程发送 SIGTERM 信号。这个信号通知进程它应该开始关闭过程并执行任何必要的清理任务。

默认情况下，当你运行 docker stop 命令时，Docker 会向容器的主进程发送 SIGTERM 信号，并等待一个默认的超时时间（通常是 10 秒）让进程退出。如果进程在超时时间内没有退出，Docker 随后会发送一个 SIGKILL 信号，该信号会强制终止进程。

自定义关闭行为

要自定义长期运行的 Docker 容器的关闭行为，你可以使用以下选项：

1. --stop-signal：在 docker stop 命令期间指定要发送到容器主进程的替代信号。例如，--stop-signal=SIGINT 会发送 SIGINT 信号而不是默认的 SIGTERM。
2. --stop-timeout：指定在发送 SIGKILL 信号之前等待容器主进程退出的秒数。例如，--stop-timeout=30 会给进程 30 秒时间退出，然后再被强制终止。

以下是在启动长期运行的容器时如何使用这些选项的示例：

docker run -d --name my-app --stop-signal=SIGINT --stop-timeout=60 my-app:latest

此命令将启动一个名为 my-app 的长期运行容器，当发出 docker stop 命令时，它会向容器的主进程发送 SIGINT 信号，并最多等待 60 秒让其退出，然后再发送 SIGKILL 信号。

在你的应用程序中实现优雅关闭

为确保你的长期运行的 Docker 容器被优雅地停止，重要的是设计你的应用程序来处理 SIGTERM（或替代）信号，并在退出前执行任何必要的清理任务。这可能涉及以下任务：

• 将内存中的数据保存到持久存储
• 关闭网络连接或数据库连接
• 刷新日志或其他输出
• 执行任何其他特定于应用程序的清理任务

通过在你的应用程序中实现这种信号处理，你可以确保你的容器以可控且可预测的方式停止，将数据丢失或其他问题的风险降至最低。

优雅关闭的策略

在优雅地关闭长期运行的 Docker 容器方面，你可以采用多种策略来确保关闭过程平稳且可控。本节将探讨一些关键策略以及优雅关闭的最佳实践。

应用程序中的信号处理

优雅关闭最重要的策略之一是在应用程序中实现信号处理。这涉及编写代码来监听 SIGTERM（或替代）信号，并在应用程序退出前执行必要的清理任务。

以下是在 Node.js 应用程序中实现信号处理的示例：

process.on("SIGTERM", () => {
  console.log("Received SIGTERM signal, starting graceful shutdown...");
  // 执行清理任务，例如：
  // - 将内存中的数据保存到持久存储
  // - 关闭网络连接或数据库连接
  // - 刷新日志或其他输出
  // - 执行任何其他特定于应用程序的清理任务
  console.log("Graceful shutdown complete, exiting process.");
  process.exit(0);
});

通过实现这种信号处理，你的应用程序可以确保进行可控的关闭，将数据丢失或其他问题的风险降至最低。

使用健康检查和存活探针

优雅关闭的另一个策略是使用 Docker 内置的健康检查和存活探针功能。这些功能允许你定义检查，Docker 可以使用这些检查来确定容器的健康状态和就绪状态。

在关闭过程中，你可以使用这些探针向 Docker 发出信号，表明你的容器正在关闭过程中，从而使 Docker 在移除容器之前等待关闭完成。

以下是在 Docker 容器中配置健康检查和存活探针的示例：

## Dockerfile
FROM node:14-alpine
COPY. /app
WORKDIR /app
CMD ["node", "server.js"]
HEALTHCHECK --interval=5s --timeout=3s \
  CMD curl -f http://localhost:3000/healthz || exit 1
LABEL com.labex.shutdown.signal=SIGINT
LABEL com.labex.shutdown.timeout=60

在此示例中，HEALTHCHECK 指令定义了一个健康检查，用于检查容器 Web 服务器上的 /healthz 端点。LABEL 指令定义了用于优雅关闭的信号（SIGINT）和超时时间（60 秒）。

在关闭过程中，你的应用程序可以更新健康检查端点，以表明关闭正在进行，从而使 Docker 在移除容器之前等待关闭完成。

利用编排框架

如果你在诸如 Kubernetes 或 Docker Swarm 之类的编排框架中运行 Docker 容器，则可以利用这些框架的内置功能来帮助实现优雅关闭。

例如，在 Kubernetes 中，你可以使用 preStop 钩子来执行在容器终止前执行清理任务的命令或脚本。你还可以使用 terminationGracePeriodSeconds 字段来指定容器应被给予的优雅关闭时间。

以下是如何配置带有 preStop 钩子和优雅终止期的 Kubernetes 部署的示例：

## kubernetes-deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-app
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: my-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: my-app
    spec:
      containers:
        - name: my-app
          image: my-app:latest
          ports:
            - containerPort: 3000
          lifecycle:
            preStop:
              exec:
                command: ["/app/shutdown.sh"]
          terminationGracePeriodSeconds: 60

在此示例中，preStop 钩子运行一个脚本（/app/shutdown.sh），该脚本在容器终止前执行任何必要的清理任务。terminationGracePeriodSeconds 字段为容器提供 60 秒的时间进行优雅关闭，然后再被强制终止。

通过利用这些编排框架功能，你可以进一步提高容器关闭过程的可靠性和可预测性。

总结

在本教程中，你已经了解了理解 Docker 容器生命周期的重要性以及优雅地关闭长期运行容器的策略。通过遵循所述的最佳实践，你可以确保一个平稳且可靠的关闭过程，将数据丢失或应用程序中断的风险降至最低。对于任何 Docker 开发者或管理员来说，掌握优雅的容器关闭技术都是一项至关重要的技能。