Docker Swarm入门：集群搭建与管理

一、前言

Docker Swarm是Docker官方提供的容器集群管理以及容器编排解决方案，Docker Swarm基于Docker Compose组件以及网络等基础能力，提供了服务编排、负载均衡、动态伸缩、滚动更新等能力，本文ken.io主要介绍Docker Swarm基本概念、集群搭建与基础使用~

1、本文主要内容

• Docker Swarm基本概念
• Docker Swarm集群搭建
• Docker Swarm集群管理
• Docker Swarm基础使用

2、本文环境信息

3、前置知识

• Docker入门教程 - Ken的杂谈
• 安装CentOS7虚拟机 - Ken的杂谈

二、Docker Swarm基本概念

1、Docker Swarm 节点介绍

Docker Swarm一共有两种节点：管理节点(Manager Node) 和工作节点 (Worker Node)

• 管理节点（Manager Node）：用于Swarm集群的管理，Manager节点可以有1个或者多个，通常由3个以上的奇数Manger节点构成Manager集群，Manager节点中的主节点（Leader节点）选举通过Raft协议实现
• 工作节点（Worker Node）：用于执行Manager节点下发的任务：部署服务、扩容服务、更新服务等等

管理节点本身也是工作节点，在测试时可以不做区分，不过在生产环境可以通过deploy相关参数指定服务部署的节点类型

2、Docker Swarm服务和任务介绍

服务（Service）：一个应用（镜像）的一个或者多个容器实例的统称，也可以说是一组任务的统称
任务（Task）：服务的一个容器实例，是构成服务的最小逻辑单元

3、Docker Swarm 网络介绍

Docker Swarm集群创建时会初始化一个名为ingress的overlay类型的网络，用于管理管理和路由在Docker Swarm集群中运行的服务的入口流量。通过ingress网络，可以将外部请求路由到Docker Swarm集群中的服务，对于部署了多个实例（任务）的服务，ingress网络中的load balancer提供了负载均衡的能力，支持轮询、源IP哈希等负载均衡策略，另外Docker Swarm也通过ingress网络打通了不同节点部署的容器之间的网络访问

三、Docker Swarm集群部署

1、环境准备

准备3-5台虚拟机，其中1-3台为管理节点，2台为工作节点
Docker Swarm集群有1个Manager节点也能满足基本要求，为了Manager节点高可用可以部署3个及以上的奇数节点

参考Docker入门：Docker安装与基本使用 - Ken的杂谈在各个节点上安装Docker
为了方便后续测试，请开放以下端口

• 2377 用于与管理节点之间进行通信（TCP）
• 7946 用于overlay网络节点发现（TCP&UDP）
• 4789 用于overlay网络节通信（TCP）
• 8000 用于部署服务测试（TCP）

firewalld-cmd --add-port=2377/tcp --permanent
firewalld-cmd --add-port=7946/tcp --permanent
firewalld-cmd --add-port=7946/udp --permanent
firewalld-cmd --add-port=4789/tcp --permanent
firewalld-cmd --add-port=8000/tcp --permanent
firewalld-cmd --reload

或者选择关闭防火墙

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld

2、 初始化Swarm集群

在swarm-manager-01节点上执行初始化命令

# 初始化
docker swarm init

# 输出示例
Swarm initialized: current node (1dayw2jss8e7pseq1dxaufo7s) is now a manager.

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

    docker swarm join --token SWMTKN-1-0dm85ix64fa5j62hricif97kds21jj4aharkoqfuzfw22n10mc-9tlq05a1xafxnqtujj94t288k 10.0.10.131:2377

To add a manager to this swarm, run 'docker swarm join-token manager' and follow the instructions.

如果服务器有多个网卡，可以在初始化时手动指定IP

docker swarm init --advertise-addr 10.0.10.131

初始化之后，当前节点就默认成了管理节点，初始化成功后，会给出加入Swarm集群的命令信息 docker swarm join ……
默认给出的命令使用的是以Worker节点加入集群的的Token，可以通过明明获取Manager节点的命令&Token

# 获取Manager节点加入命令
docker swarm join-token manager

# 获取Worker节点加入命令
docker swarm join-token worker

3、节点加入

在swarm-manager-02、swarm-manager-03节点执行以下命令，作为Manager节点加入Swarm集群

# Manager节点加入命令
docker swarm join --token SWMTKN-1-0dm85ix64fa5j62hricif97kds21jj4aharkoqfuzfw22n10mc-880wdvlcnwgaa0n1jb5b326yr 10.0.10.131:2377

Manager节点只有1个也可以管理整个Swarm集群，是否增加信的Swarm节点，根据自己情况决定

在swarm-worker-01、swarm-worker-02节点执行以下命令，作为Worker节点加入Swarm集群

# Worker节点加入命令
docker swarm join --token SWMTKN-1-0dm85ix64fa5j62hricif97kds21jj4aharkoqfuzfw22n10mc-9tlq05a1xafxnqtujj94t288k 10.0.10.131:2377

三、Docker Swarm部署测试

Docker Swarm服务可以通过命令进行管理，管理命令如非专门说明，默认在Manager节点执行

1、部署服务

在Docker入门文章：构建支持多系统架构的Docker镜像 中有相关的测试代码已经制作镜像上传到了Docker Hub，这里可以用来做Docker Swarm的服务部署测试

# 拉取镜像
docker pull kentalk/helloworld

# 创建服务
docker service create --replicas 1 --name myhello -p 8000:8000 kentalk/helloworld

# 输出示例
bqxt6xxust47q9fhkcf0g48tf
overall progress: 1 out of 1 tasks 
1/1: running   [==================================================>] 
verify: Service converged

2、查看服务

# 查看所有已部署服务
docker service ls

# 输出示例
ID             NAME      MODE         REPLICAS   IMAGE                       PORTS
bqxt6xxust47   myhello   replicated   1/1        kentalk/helloworld:latest   *:8000->8000/tcp

# 查看指定服务包含的实例（任务）
docker service ps myhello

# 输出示例
ID             NAME            IMAGE                       NODE               DESIRED STATE   CURRENT STATE          ERROR                              PORTS
d1tffihdrsnt   myhello.1       kentalk/helloworld:latest   swarm-manager-01   Running         Running 2 hours ago 

# 查看服务详情
docker service inspect myhello
docker service inspect --pretty myhello

3、访问服务

Docker Swarm内置了load balancer，访问Docker Swarm集群任意节点都可以访问到该服务

curl 192.168.99.131:8000
curl 192.168.99.141:8000

#输出示例
Hello, World!  ---ken.io
OS：linux/arm64，Host：b0fd349db829，IP：10.0.0.7,172.18.0.3

从返回的HostName可以看出，无论是通过哪个节点访问，都是经过load balancer转发到了具体的容器上，返回的HostName是不变的

4、扩缩容服务

# 由于测试镜像较大，如果网络不稳定，可以在扩容前先在各个节点把镜像拉取完整，再执行扩容
docker pull kentalk/helloworld

# 把myhello服务扩容至3个实例（任务）
docker service scale myhello=3
# 输出示例
myhello scaled to 3
overall progress: 3 out of 3 tasks 
1/3: running   [==================================================>] 
2/3: running   [==================================================>] 
3/3: running   [==================================================>] 
verify: Service converged 

# 把myhello服务缩容至2个实例（任务）
docker service scale myhello=2
# 输出示例
myhello scaled to 2
overall progress: 2 out of 2 tasks 
1/2: running   [==================================================>] 
2/2: running   [==================================================>] 
verify: Service converged

5、部署服务时指定节点

Docker Swarm默认可以使用所有Manager、Worker节点部署服务，这个节点选择是随机的，不过我们可以通过—-constraint参数制定节点类型
5.1、使用Manager节点部署服务

# 使用Manager节点创建服务
docker service create --replicas 1 --name myhello -p 8000:8000 --constraint 'node.role==manager' kentalk/helloworld

# 使用Manager节点扩缩容服务
docker service scale myhello=3 --constraint 'node.role==manager'

5.1、使用Worker节点部署服务

# 使用Manager节点创建服务
docker service create --replicas 1 --name myhello -p 8000:8000 --constraint 'node.role==worker' kentalk/helloworld

# 使用Manager节点扩缩容服务
docker service scale myhello=3 --constraint 'node.role==worker'

四、Docker Swarm集群管理

Docker Swarm集群可以通过命令进行管理，通常管理命令只能在Manager节点执行，退出集群等命令可以在Worker节点执行

1、查看集群状态

docker node ls

# 输出示例
ID                            HOSTNAME           STATUS    AVAILABILITY   MANAGER STATUS   ENGINE VERSION
1dayw2jss8e7pseq1dxaufo7s *   swarm-manager-01   Ready     Active         Leader           23.0.1
vghhihro3jiz60lstbsslh4ud     swarm-worker-01    Ready     Active                          23.0.1
8570e4bjeuj925nudu7o1a2h8     swarm-worker-02    Ready     Active                          23.0.1

2、查看服务信息

# 查看所有服务
docker service list

# 查看服务详情
docker service inspect {servicename}

3、退出集群

# Manager节点退出集群
docker swarm leave --force

# Worker节点退出集群
docker swarm leave

五、备注

1、相关阅读

• https://docs.docker.com/engine/swarm/swarm-tutorial/
• https://docs.docker.com/engine/swarm/how-swarm-mode-works/nodes/
• https://docs.docker.com/engine/swarm/how-swarm-mode-works/services/
• https://docs.docker.com/network/
• https://docs.docker.com/engine/swarm/ingress/