Docker Swarm——集群管理

前言

之前在总结docker machine的时候，当时对docker理解还不够深入，甚至还不知道 docker machine 与 docker swarm 的区别。

在查阅资料以及官方文档之后，今天基本彻底搞明白了。其实 docker machine 只是一个docker多节点的管理工具，它的作用是帮助我们在其他节点上安装docker、运行docker容器等；而 docker swarm 则是一个docker集群管理工具，有了它整个集群就能协同工作，从容器的角度来说有点像是openstack的感觉，能够直接管理整个集群，从分布式的角度来说有点像是hadoop，当然只是从分布式的这个角度来考虑。

本文为大家简单介绍 docker swarm 下的跨主机通信以及最强大的 docker swarm 集群管理功能。

一、docker swarm 安装

1.1 docker machine 创建节点

此处也能体现 docker machine 与 docker swarm 的区别，简单来说docker machine是为 docker swarm 服务的。

先使用 docker-machine 创建三个docker节点。

docker-machine create -d generic --generic-ip-address <ip> <name>

在docker-machine主节点执行三次上述操作，其中ip为要创建的主机的ip地址，name为给想要创建的主机重命名的host名称。此处假设分别为swarm-manager、swarm-node1、swarm-node2，很明显我们选择swarm-manager为manager节点（下文详细讲解）。

1.2 创建 swarm 集群

docker swarm 分为manager节点和worker节点，显然manager节点相当于主节点，能够管理所有worker节点。

创建 manager 节点

在上述创建好的三个docker节点中选择一个作为manager节点（上文已经选择了swarm-manager节点），在docker-machine节点上执行下述操作：

docker-machine ssh swarm-manager "docker swarm init"

执行上述操作，会提示你创建成功，并给出一个创建worker节点的命令，其中会包含token等信息，token是manager节点识别子节点的标识。

创建worker节点

同样，在docker-machine中执行下述操作：

docker-machine ssh swarm-node1 "docker swarm join --token <token> <ip>:2377"

docker-machine ssh swarm-node2 "docker swarm join --token <token> <ip>:2377"

其中为上述token、ip为manager节点ip地址，这些都会在创建成功manager节点后给出。

都执行完就可以在manager节点中执行下述命令查看所有集群中所有节点：

docker node ls

此命令会列出集群中所有节点，并给出各个节点的角色。当然此处你也可以通过docker-machine以ssh的方式执行，下同。

二、docker swarm 跨主机通信

swarm 跨主机通信同样需要overlay网络（或者其他几个选项，还未测试）。但是与之前讲述不同的是swarm不需要consul服务，其实是swarm提供了consul的功能，相当于简化了跨主机通信的操作。

在manager节点执行下述命令创建overlay网络：

docker network create -d overlay --attachable my_net

此处必须要添加--attachable参数，否则不能用于容器。

在主节点上创建overlay网络之后，worker节点并不像采用consul的方案那样能够自动识别到该网络，但是可以通过--network my_net的方式在创建容器的时候使用该网络，当在worker节点按上述方式运行容器并使用该网络之后，即可通过docker network ls在此worker节点上查看到该网络。

这样所有使用该网络的节点均可进行通信。同样通过brctl show 命令可以看到节点生成了一个docker_gwbridge网桥，并且下面挂载了相应的vethxxx，这与之前分析的相同，是overlay网络的工作原理。

三、docker swarm 集群管理——部署应用

这是docker swarm强大之处，通过它能够直接实现负载均衡、主备、容灾等功能。它可以自动创建一个应用，应用包含一系列的服务，每一个服务简单的说是一个镜像创建几个容器，这些容器集合起来能够实现某些特定的功能，并且无需用户指定这些容器运行在哪些节点上，swarm会自动分配，甚至会在不同的节点上跳转，当某worker节点挂掉的时候其上运行的所有容器也会自动迁移到其他节点上。

说了这么多好处，下面详细介绍一下如何发布一个服务。

3.1 创建配置文件

首先创建一个配置文件，其内包含了该应用的所有信息，包含需要的服务，每一个服务使用的镜像、创建的容器个数、端口映射、存储映射、网络等等，基本上是前面所介绍的容器信息的集合。

其配置文件采用YAML格式，YAML是专门用来写配置文件的语言，非常简洁。YAML基本规则如下：

• 大小写敏感。
• 使用缩进表示层级关系。
• 进时不允许使用Tab键，只允许使用空格。
• 缩进的空格数目不重要，只要相同层级的元素左侧对齐即可。
• # 表示注释，从这个字符一直到行尾，都会被解析器忽略。

YAML详细规则可以参考http://www.ruanyifeng.com/blog/2016/07/yaml.html?f=tt

swarm应用基本模板如下：

version: "3"
services:
  web:
    # replace username/repo:tag with your name and image details
    image: username/repo:tag
    deploy:
      replicas: 5
      restart_policy:
        condition: on-failure
      resources:
        limits:
          cpus: "0.1"
          memory: 50M
    ports:
      - "80:80"
    networks:
      - webnet
  visualizer:
    image: dockersamples/visualizer:stable
    ports:
      - "8080:8080"
    volumes:
      - "/var/run/docker.sock:/var/run/docker.sock"
    deploy:
      placement:
        constraints: [node.role == manager]
    networks:
      - webnet
networks:
  webnet:
    ipam:
      config:
        - subnet: 172.19.0.0/24

其中version: "3"表示使用第三版，每个版本配置规则不同，services项下面有web和visualizer两项（此处名称可以任取，只要自己清楚就行），表示应用有两个服务，每个服务下面是使用的镜像以及端口映射、存储映射、网络等信息。重点看一下deploy项，replicas表示运行容器运行的个数，restart_policy表示重启策略，resources下是容器的运行资源，limits是运行限制，包含cpu、内存等限制，cpus值为"0.1"表示所有cpu的百分之十，constraints: [node.role == manager]表示该容器只部署在manager节点上。每个service下面的networks可以有多个，但是必须都包含在顶级的networks中，顶级networks中也可以包含多个网络，每一个可以不进行任何设置，可以采用上述方式进行设置，最终swarm会创建一个appname_webnet的网络，此处webnet的名字也可以任取，appname是将要创建的服务的名称，在下面会介绍。

将上述配置文件保存到docker-compose.yml文件中，待用。

3.2 部署应用

通过运行以下命令部署应用：

docker stack deploy -c docker-compose.yml <appname>

其中appname为应用的名称。这样我们就成功部署了一个应用，里面包含三个服务。

访问swarm集群下的任何一个ip地址的上述端口，swarm都会将其随机转发到stack下的任何一个container，这样就可以起到负载均衡、容灾、主备等功能。

3.3 docker stack 常用命令

docker stack ls

查看部署的所有应用，可以查看到应用名称及包含的服务个数。

docker stack deploy

docker stack deploy -c <composefile> <appname>

上面介绍过的部署应用。

docker stack services

docker stack services <appname>       

查看某个应用中的服务具体信息。

docker stack ps

docker stack ps <appname>

查看某个应用的具体信息，包含每个容器的配置以及运行在哪个节点等。

docker stack rm

docker stack rm <appname>

删除某个应用。

四、总结

本文简单介绍了docker swarm以及其安装、部署应用及docker stack相关操作。可以看出swarm功能很强大，基本等同于一个小的openstack，后续会继续深入学习。