Docker Swarm介绍及搭建集群

小土豆Yuki

发布于 2020-06-15 17:11:12

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发布于 2020-06-15 17:11:12

一前言 相信Docker 技术大家都有所了解，单个Docker 能发挥的作用毕竟有限，也不便于管理，所以Docker要组集群来使用才能发挥强大的技术优势。既然要组集群那就涉及诸如Docker的资源调度、管理等等一系列问题。目前涉及Docker集群的三个主要技术无外乎Swarm、Kubernetes、Mesos三种。今天我们主要介绍Docker Swarm。

二什么是Docker Swarm

Swarm是一套较为简单的工具，用以管理Docker集群，使得Docker集群暴露给用户时相当于一个虚拟的整体。Swarm使用标准的Docker API接口作为其前端访问入口，换言之，各种形式的Docker Client(dockerclient in go, docker_py, docker等)均可以直接与Swarm通信，Swarm几乎全部用Go语言来完成开发。

Docker Swarm 和 Docker Compose 一样，都是 Docker 官方容器编排项目，但不同的是，Docker Compose 是一个在单个服务器或主机上创建多个容器的工具，而 Docker Swarm 则可以在多个服务器或主机上创建容器集群服务，对于微服务的部署，显然 Docker Swarm 会更加适合。

从 Docker 1.12.0 版本开始，Docker Swarm 已经包含在 Docker 引擎中（docker swarm），并且已经内置了服务发现工具，我们就不需要像之前一样，再配置 Etcd 或者 Consul 来进行服务发现配置了。

架构如下：

三 Swarm 关键概念

1. swarm节点

swarm集群是一系列节点的集合，而节点可以是一台裸机或者一台虚拟机。一个节点能扮演一个或者两个角色，manager或者worker。

1.1 manager节点

Docker Swarm集群需要至少一个manager节点，节点之间使用Raft consensus protocol进行协同工作。通常，第一个启用docker swarm的节点将成为leader，后来加入的都是follower。当前的leader如果挂掉，剩余的节点将重新选举出一个新的leader。 每一个manager都有一个完整的当前集群状态的副本，可以保证manager的高可用。

1.2 worker节点

worker节点是运行实际应用服务的容器所在的地方。理论上，一个manager节点也能同时成为worker节点，但在生产环境中，我们不建议这样做。 worker节点之间，通过control plane进行通信，这种通信使用gossip协议，并且是异步的。

2. stacks, services, and tasks

集群中经常谈到的stacks, services, tasks，他们之间的关系。

下面简单解释一下这三者的含义：

2.1 services

swarm service是一个抽象的概念，它只是一个对运行在swarm集群上的应用服务，所期望状态的描述。它就像一个描述了下面物品的清单列表一样：

服务名称
使用哪个镜像来创建容器
要运行多少个副本
服务的容器要连接到哪个网络上
应该映射哪些端口

2.2 task

在Docker Swarm中，task是一个部署的最小单元，task与容器是一对一的关系。

2.3 stack

stack是描述一系列相关services的集合。我们通过在一个YAML文件中来定义一个stack。

3. 多主机网络

若所有的容器都运行在一个docker host上，他们之间的通信一般使用本地的bridge网络即可。（也就是单主机网络）在Swarm集群中，我们使用多主机网络overlay network driver来让位于不同主机间的容器进行通信。当然你也可以使用第三方提供的其他网络驱动，但对于swarm，还是推荐它自己的overlay network。

四 Swarm 集群创建

下面我们尝试用Docker Swarm 搭建Nginx集群

准备工作：
）机器环境(三台机器，centos系统) 请先配置好IP和主机名
IP：192.168.1.101 主机名：manager 担任角色：swarm manager
IP：192.168.1.102 主机名：workernode1 担任角色：swarm node
IP：192.168.1.106 主机名：workernode2 担任角色：swarm node

）关闭防火墙
关闭三台机器上的防火墙。如果开启防火墙，则需要在所有节点的防火墙上依次放行/tcp（管理端口）、/udp（节点间通信端口）、/udp（overlay 网络端口）端口。
[root@manager ~]# systemctl disable firewalld.service
[root@manager ~]# systemctl stop firewalld.service

)配置hosts文件(可配置可不配置)
[root@manager ~]# cat /etc/hosts
127.0.0.1   localhost localhost.localdomain localhost4 localhost4.localdomain4
::         localhost localhost.localdomain localhost6 localhost6.localdomain6

192.168.1.101 manager
192.168.1.102 workernode1
192.168.1.106 workernode2

# 使用scp复制到node主机
[root@manager ~]# scp /etc/hosts root@192.168.1.102:/etc/hosts
[root@manager ~]# scp /etc/hosts root@192.168.1.106:/etc/hosts

）安装docker并配置加速器(在三台主机都要安装哟...)
[root@manager ~]# yum -y install docker
[root@workernode1 ~]# yum -y install docker
[root@workernode2 ~]# yum -y install docker


#下面我们开始真正搭建Swarm集群
1. 创建swam 集群
[root@manager ~]# docker swarm init --advertise-addr 192.168.1.101
Swarm initialized: current node (l7j2uil42mg4encop1yoxjijc) is now a manager.

To add a worker to this swarm, run the following command:

    docker swarm join \
    --token SWMTKN-1-5sksptkfzeasb9zvi0h4gpdgwsb2gr6q9pfohk35j5e2kqi7dz-1oaozlbno19pb8g493wf8f24v \
    192.168.1.101:

To add a manager to this swarm, run 'docker swarm join-token manager' and follow the instructions.
[root@localhost ~]#

[root@workernode1 ~]# docker swarm join \
>     --token SWMTKN-1-5sksptkfzeasb9zvi0h4gpdgwsb2gr6q9pfohk35j5e2kqi7dz-1oaozlbno19pb8g493wf8f24v \
>     192.168.1.101:
This node joined a swarm as a worker.
[root@localhost ~]# 

[root@workernode2 ~]# docker swarm join \
>     --token SWMTKN-1-5sksptkfzeasb9zvi0h4gpdgwsb2gr6q9pfohk35j5e2kqi7dz-1oaozlbno19pb8g493wf8f24v \
>     192.168.1.101:
This node joined a swarm as a worker.
[root@localhost ~]# 

在manager主机上面查看node信息： （这样我们就创建了一个master节点， 两个workder 节点）
[root@manager ~]# docker node ls
ID                           HOSTNAME     STATUS  AVAILABILITY  MANAGER STATUS
l7j2uil42mg4encop1yoxjijc *  manager      Ready   Active        Leader
wmdo7ua2lyo8uv8t9kcrl3e1f    workernode2  Ready   Active
x6ahnxn9e1uoahea2vzuau651    workernode1  Ready   Active
[root@manager ~]#


、在Swarm中部署服务(nginx为例)
） 创建overlay网络,实现两个容器之间的通信
[root@manager ~]# docker network create -d overlay nginx_net
[root@manager ~]# docker network ls | grep -i over
khn3cwd8r385        ingress              overlay             swarm
zed6kjrrc3y        nginx_net            overlay             swarm

）部署服务
#docker service create --replicas 1 --network nginx_net --name my_nginx -p 80:80 docker.io/nginx
[root@manager ~]# docker service create --replicas 1 --network nginx_net --name my_nginx -p 80:80 docker.io/nginx
ud2ozr63scv2le06y5csuy7ma
[root@manager ~]#

）查看正在运行服务的列表
[root@manager ~]# docker service ls
ID            NAME      MODE        REPLICAS  IMAGE
ud2ozr63scv2  my_nginx  replicated  /       docker.io/nginx:latest
[root@manager ~]#

) 查询swam 中服务的信息：
[root@manager ~]# docker service inspect --pretty my_nginx

ID:             ud2ozr63scv2le06y5csuy7ma
Name:           my_nginx
Service Mode:   Replicated
 Replicas:      
Placement:
UpdateConfig:
 Parallelism:   
 On failure:    pause
 Max failure ratio: 
ContainerSpec:
 Image:         docker.io/nginx:latest@sha256:d81f010955749350ef31a119fb94b180fde8b2f157da351ff5667ae037968b28
Resources:
Networks: nginx_net
Endpoint Mode:  vip
Ports:
 PublishedPort 
  Protocol = tcp
  TargetPort = 
[root@manager ~]#

） 查看到哪个节点正在运行该服务， 可以看到该服务正在manager-node节点上面运行。
root@manager ~]# docker service ps my_nginx
ID            NAME            IMAGE                   NODE     DESIRED STATE  CURRENT STATE          ERROR                             PORTS
49e5nyg390y7  my_nginx.1      docker.io/nginx:latest  manager  Running        Running  minutes ago
a7mg2anh3yvz   \_ my_nginx.1  docker.io/nginx:latest  manager  Shutdown       Failed  minutes ago   "task: non-zero exit (0): No s…"
[root@manager ~]#

登录该节点， 查看到正在运行的容器：
[root@manager ~]# docker ps
CONTAINER ID        IMAGE                                                                                     COMMAND                  CREATED             STATUS              PORTS               NAMES
a4fbc93a2ab8        docker.io/nginx@sha256:d81f010955749350ef31a119fb94b180fde8b2f157da351ff5667ae037968b28   "nginx -g 'daemon ..."    minutes ago       Up  minutes        /tcp              my_nginx.1.49e5nyg390y7qnvy99fle4us5
[root@manager ~]#

）在Swarm中动态扩展服务(scale)
当然，如果只是通过service启动容器，swarm也算不上什么新鲜东西了。Service还提供了复制（类似kubernetes里的副本）功能。可以通过 docker service scale 命令来设置服务中容器的副本数
比如将上面的my_nginx容器动态扩展到个
[root@manager ~]# docker service scale my_nginx=4
my_nginx scaled to 
[root@manager ~]#

[root@manager ~]# docker service ps my_nginx  可以看到有一个在manager 上面运行， 有两个在workernode1上面运行， 有1个在workernode2 上面运行。
ID            NAME            IMAGE                   NODE         DESIRED STATE  CURRENT STATE             ERROR                             PORTS
49e5nyg390y7  my_nginx.1      docker.io/nginx:latest  manager      Running        Running  minutes ago
a7mg2anh3yvz   \_ my_nginx.1  docker.io/nginx:latest  manager      Shutdown       Failed  minutes ago      "task: non-zero exit (0): No s…"
lr84dqiwt0dz  my_nginx.2      docker.io/nginx:latest  workernode2  Running        Preparing  seconds ago
woka1riehnd4  my_nginx.3      docker.io/nginx:latest  workernode1  Running        Preparing  seconds ago
i873l6pz64u3  my_nginx.4      docker.io/nginx:latest  workernode1  Running        Preparing  seconds ago
[root@manager ~]#

） 模拟宕机node节点： 
特别需要清楚的一点：
如果一个节点宕机了（即该节点就会从swarm集群中被踢出），则Docker应该会将在该节点运行的容器，调度到其他节点，以满足指定数量的副本保持运行状态。
如我们将workernode1 的节点down 掉： 
[root@workernode1 ~]# systemctl stop docker
[root@workernode1 ~]# 

可以看到原workernode2 上面的task 转到workernode1 上面运行了：swarm的负载均衡会把请求路由到一个任意节点的可用的容器上

[root@manager ~]# docker service ps my_nginx
ID            NAME            IMAGE                   NODE         DESIRED STATE  CURRENT STATE             ERROR                             PORTS
49e5nyg390y7  my_nginx.1      docker.io/nginx:latest  manager      Running        Running  minutes ago
a7mg2anh3yvz   \_ my_nginx.1  docker.io/nginx:latest  manager      Shutdown       Failed  minutes ago     "task: non-zero exit (0): No s…"
lr84dqiwt0dz  my_nginx.2      docker.io/nginx:latest  workernode2  Running        Preparing  minutes ago
oc61q1gt0fjl  my_nginx.3      docker.io/nginx:latest  workernode2  Running        Preparing  seconds ago
woka1riehnd4   \_ my_nginx.3  docker.io/nginx:latest  workernode1  Shutdown       Preparing  minutes ago
n659zjv0i2b3  my_nginx.4      docker.io/nginx:latest  workernode2  Running        Preparing  seconds ago
k0fhmkndh842   \_ my_nginx.4  docker.io/nginx:latest  workernode1  Shutdown       Assigned  seconds ago
i873l6pz64u3   \_ my_nginx.4  docker.io/nginx:latest  workernode1  Shutdown       Rejected  seconds ago   "No such image: docker.io/ngin…"
[root@manager ~]#

结论：即在swarm cluster集群中启动的容器，在worker node节点上删除或停用后，该容器会自动转移到其他的worker node节点上

） Swarm 动态缩容服务(scale)
同理，swarm还可以缩容，同样是使用scale命令
如下，将my_nginx容器变为个
[root@manager ~]#  docker service scale my_nginx=1
my_nginx scaled to 
[root@manager ~]# docker service ls
ID            NAME      MODE        REPLICAS  IMAGE
ud2ozr63scv2  my_nginx  replicated  /       docker.io/nginx:latest
[root@manager ~]#

[root@manager ~]# docker service ps my_nginx
ID            NAME            IMAGE                   NODE     DESIRED STATE  CURRENT STATE           ERROR                             PORTS
49e5nyg390y7  my_nginx.1      docker.io/nginx:latest  manager  Running        Running  minutes ago
a7mg2anh3yvz   \_ my_nginx.1  docker.io/nginx:latest  manager  Shutdown       Failed  minutes ago   "task: non-zero exit (0): No s…"
[root@manager ~]#

今天我们就介绍到这里。以后会继续分享docker的内容。

参考资料：

https://www.cnblogs.com/zhujingzhi/p/9792432.html

https://www.jianshu.com/p/5fb854827660

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原始发表：2020-05-18，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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