本文档深入解析 Judge0 基于 Docker Compose 的微服务架构设计，涵盖生产环境与开发环境的部署拓扑、服务间通信机制以及配置管理体系。
服务架构概览
Judge0 采用经典的 Web-Worker 分离架构，通过 Docker Compose 实现服务的容器化部署。该架构将 HTTP 请求处理与计算密集型的代码执行任务解耦，确保系统在高并发场景下的稳定性和可扩展性。
graph TB
subgraph Docker Network
Client["客户端请求<br/>(:2358)"]
subgraph judge0-master
Server["server 服务<br/>Rails API Server<br/>(Puma)"]
Worker["worker 服务<br/>Resque Workers<br/>(代码执行)"]
end
subgraph 数据层
Redis["redis 服务<br/>Redis 7.2.4<br/>(Job Queue)"]
DB["db 服务<br/>PostgreSQL 16.2<br/>(持久化存储)"]
end
end
Client -->|"HTTP/REST API"| Server
Server -->|"写入 Submission| Redis
Redis -->|"Dequeue| Worker
Worker -->|"查询/更新| DB
Server -->|"查询状态| DB
Sources: docker-compose.yml
核心服务详解
1. Server 服务（API 网关）
Server 服务是 Judge0 的核心入口，负责接收客户端请求并提供 RESTful API 接口。
| 配置项 | 值 | 说明 |
|---|---|---|
| 镜像 | judge0/judge0:latest |
基于自定义 Dockerfile 构建 |
| 端口映射 | 2358:2358 |
外部访问端口 |
| 启动命令 | /api/scripts/server |
Rails 服务器启动脚本 |
| 特权模式 | privileged: true |
必需用于 isolate 沙箱 |
| 重启策略 | always |
容器异常退出后自动重启 |
启动脚本 /api/scripts/server 执行以下操作：
source ./scripts/load-config # 加载 judge0.conf 配置
export | sudo tee /api/environment # 将环境变量注入容器
rails db:create db:migrate db:seed # 初始化数据库（首次启动）
rails s -b 0.0.0.0 # 启动 Puma 服务器
Sources: scripts/server
2. Worker 服务（异步任务处理）
Worker 服务运行 Resque 后台任务处理器，负责从 Redis 队列中获取提交任务并执行代码。
| 配置项 | 值 | 说明 |
|---|---|---|
| 镜像 | judge0/judge0:latest |
与 server 相同镜像 |
| 启动命令 | ./scripts/workers |
Resque worker 启动脚本 |
| 并行度 | 2 × nproc |
默认根据 CPU 核心数扩展 |
| 轮询间隔 | 0.1 秒 |
队列检查频率 |
Worker 启动脚本架构：
flowchart LR
A[启动 Scheduler] --> B[启动 Workers]
B --> C{监控进程}
C -->|Worker 退出| D[重新启动]
C -->|收到 SIGTERM| E[优雅关闭]
Sources: scripts/workers
3. Database 服务（PostgreSQL）
PostgreSQL 提供关系型数据存储，保存提交记录、语言配置、用户认证等核心数据。
| 配置项 | 值 |
|---|---|
| 镜像 | postgres:16.2 |
| 数据卷 | data:/var/lib/postgresql/data/ |
| 环境配置 | env_file: judge0.conf |
| 重启策略 | always |
Sources: docker-compose.yml
4. Redis 服务（消息队列）
Redis 作为 Resque 的后端存储，负责管理任务队列的元数据和待处理任务。
| 配置项 | 值 |
|---|---|
| 镜像 | redis:7.2.4 |
| 持久化 | appendonly no（禁用 AOF） |
| 认证 | requirepass $REDIS_PASSWORD |
| 默认主机名 | redis（Docker Compose 服务名） |
Sources: docker-compose.yml
服务间通信机制
网络拓扑
所有服务通过 Docker 默认网络进行通信。服务发现依赖 Docker Compose 的内置 DNS 机制：
# server/worker 连接数据库
POSTGRES_HOST=db # 指向 PostgreSQL 容器
# server/worker 连接队列
REDIS_HOST=redis # 指向 Redis 容器
Sources: judge0.conf
数据库连接配置
Rails 通过 database.yml 从环境变量读取数据库连接参数：
# config/database.yml
adapter: postgresql
host: <%= ENV["POSTGRES_HOST"] %> # 默认值: db
port: <%= ENV["POSTGRES_PORT"] %> # 默认值: 5432
database: <%= ENV["POSTGRES_DB"] %> # 默认值: postgres
username: <%= ENV["POSTGRES_USER"] %> # 默认值: postgres
password: <%= ENV["POSTGRES_PASSWORD"] %>
pool: <%= [1, ENV["RAILS_SERVER_PROCESSES"].to_i * ENV["RAILS_MAX_THREADS"].to_i].max %>
Sources: config/database.yml
Resque 队列配置
Resque 在 config/initializers/resque.rb 中初始化 Redis 连接：
Resque.redis = Redis.new(
host: ENV["REDIS_HOST"], # 默认: localhost
port: ENV["REDIS_PORT"], # 默认: 6379
password: ENV["REDIS_PASSWORD"],
thread_safe: true
)
Resque.redis.namespace = ENV["RESQUE_NAMESPACE"].to_sym if ENV["RESQUE_NAMESPACE"].present?
Sources: config/initializers/resque.rb
配置管理体系
配置文件加载流程
sequenceDiagram
participant Host as 宿主机
participant Container as Docker 容器
participant Script as load-config
participant Judge0 as judge0.conf
Host->>Container: 挂载 ./judge0.conf -> /judge0.conf
Container->>Script: 执行 /api/scripts/server
Script->>Judge0: source /judge0.conf
Judge0->>Script: 导出环境变量
Script->>Container: export | sudo tee /api/environment
配置加载脚本按以下优先级查找配置文件：
if [[ -f /api/judge0.conf ]]; then
CONFIG_FILE=/api/judge0.conf # 开发环境（挂载卷）
elif [[ -f /judge0.conf ]]; then
CONFIG_FILE=/judge0.conf # 生产环境（环境变量挂载）
fi
Sources: scripts/load-config
关键配置参数
服务器配置
| 参数 | 默认值 | 说明 |
|---|---|---|
RESTART_MAX_TRIES |
10 | 启动失败重试次数 |
MAINTENANCE_MODE |
false | 维护模式开关 |
ENABLE_WAIT_RESULT |
true | 同步等待结果 |
SUBMISSION_CACHE_DURATION |
1 | 缓存时长（秒） |
Worker 配置
| 参数 | 默认值 | 说明 |
|---|---|---|
INTERVAL |
0.1 | 轮询间隔（秒） |
COUNT |
2×nproc | 并行 worker 数量 |
MAX_QUEUE_SIZE |
100 | 最大队列长度 |
Sources: judge0.conf
开发环境架构
开发环境使用独立的 docker-compose.dev.yml，采用不同的部署策略：
# docker-compose.dev.yml
services:
judge0:
build:
context: .
target: development # 多阶段构建：development
volumes:
- .:/api # 代码热重载
ports:
- "2358:2358" # API 端口
- "3001:3001" # 文档服务端口
Sources: docker-compose.dev.yml
生产与开发环境对比
| 特性 | 生产环境 | 开发环境 |
|---|---|---|
| 镜像 | judge0/judge0:latest |
judge0/judge0:latest-dev |
| 架构 | Server + Worker 分离 | 单容器多进程 |
| 代码更新 | 需重新构建 | 卷挂载热重载 |
| Rails 环境 | production |
development |
| 服务分离 | 4 个独立容器 | 3 个容器（合并 server/worker） |
日志与监控
所有服务采用统一的日志配置：
x-logging: &default-logging
logging:
driver: json-file
options:
max-size: 100M # 单个日志文件最大 100MB
Sources: docker-compose.yml
下一步
完成服务架构学习后，建议继续阅读：
相关条目
- 2-快速启动：Docker Compose 部署指南
- 16-配置文件详解
- 19-性能调优与扩展