容器編排工具很多套，出身名門的Swarm上不了

Swarm集群編排

什么是Swarm

? Swarm是Docker公司自研發的容器集群管理系統，Swarm在早期是作為一個獨立服務存在，在Docker Engine v1.12中集成了Swarm的集群管理，和編排功能，可以通過初始化Swarm或加入現有Swarm來啟用Docker引擎的Swarm模式，

? Docker Engine CLI和API包括了管理Swarm節點命令，比如添加、洗掉節點，以及在Swarm中部署和編排服務，也增加了服務堆疊（Stack）、服務（Service）、任務（Task）概念

Swarm能干什么

? Swarm是Docker 引擎內置（原生）的集群管理和編排工具，Docker Swarm是 Docker 官方三劍客專案之一，swarm是基于docker平臺實作的集群技術，他可以通過幾條簡單的指令快速的創建一個docker集群，接著在集群的共享網路上部署應用，最終實作分布式的服務，

swarm節點

swarm是一系列節點的集合，而節點可以是一臺裸機或者一臺虛擬機，一個節點能扮演一個或者兩個角色，manager或者worker，

manager節點

Docker Swarm集群需要至少一個manager節點，節點之間使用Raft consensus protocol進行協同作業，

? 通常，第一個啟用docker swarm的節點將成為leader，后來加入的都是follower，當前的leader如果掛掉，剩余的節點將重新選舉出一個新的leader，

? 每一個manager都有一個完整的當前集群狀態的副本，可以保證manager的高可用，

worker節點

? worker節點是運行實際應用服務的容器所在的地方，理論上，一個manager節點也能同時成為worker節點，但在生產環境中，我們不建議這樣做，

? worker節點之間，通過control plane進行通信，這種通信使用gossip協議，并且是異步的，

運行機制

名詞解釋

集群中經常談到的stacks, services, tasks，他們之間的關系，

下面簡單解釋一下這三者的含義：

task

? 在Docker Swarm中，task是一個部署的最小單元，task與容器是一對一的關系，

services

? swarm service是一個抽象的概念，它只是一個對運行在swarm集群上的應用服務，所期望狀態的描述，它就像一個描述了下面物品的清單串列一樣：

• 服務名稱
• 使用哪個鏡像來創建容器
• 要運行多少個副本
• 服務的容器要連接到哪個網路上
• 應該映射哪些埠

stack

? stack是描述一系列相關services的集合，我們通過在一個YAML檔案中來定義一個stack，

作業原理

服務、任務和容器

? 當將服務部署到集群時，管理者將服務定義視為服務所需狀態，然后將服務調度為一個或多個副本任務，這些任務在集群的節點上彼此獨立運行，

例如下圖有三個副本的HTTP服務，每個服務實體就是一個任務，

? 容器是一個獨立的行程，在swarm模型中，每個任務呼叫一個容器，任務類似于插槽，調度器將容器放入其中，一旦容器運行，調度器認為該任務處于運行狀態，如果容器出現健康監測失敗或者終止，那么任務也終止，

副本和全域服務

有兩種型別的服務部署：副本和全域，

? 對于副本服務，指定要運行的相同任務的數量，每個副本都是相同的內容，

? 全域服務是在每個節點上運行一個任務的服務，不需要預先指定任務數量，每當將一個節點添加到集群中，協調者將創建一個任務，并且調度器將任務分配給該新加入的節點，全域服務最好是監控代理、反病毒掃描程式等等想要在集群中每個節點上運行的容器，

下圖顯示三個副本服務(黃色)和全域服務(灰色)：

功能特點（了解）

集成的集群管理

? 使用Docker Engine CLI創建一組Docker引擎，您可以在其中部署應用程式服務，您不需要其他編排軟體來創建或管理群集，

節點分散式設計

? Docker Engine不是在部署時處理節點角色之間的差異，而是在運行時處理角色變化，您可以使用Docker Engine部署兩種型別的節點，管理節點和作業節點，這意味著您可以從單個服務器構建整個群集，

宣告性服務模型

? Docker Engine使用宣告性方法來定義應用程式堆疊中各種服務的所需狀態，例如，您可以描述由具有訊息佇列服務和資料庫后端的Web前端服務組成的應用程式，

可擴容與縮放容器

? 對于每個服務，您可以宣告要運行的任務數，當您向上或向下縮放時，swarm管理器通過添加或洗掉任務來自動適應，以保持所需的任務數量來保證集群的可靠狀態，

容器容錯狀態協調

? 群集管理器節點不斷監視群集狀態，并協調您表示的期望狀態的實際狀態之間的任何差異，

? 例如，如果設定一個服務以運行容器的10個副本，并且托管其中兩個副本的作業程式計算機崩潰，則管理器將創建兩個新副本以替換崩潰的副本， swarm管理器將新副本分配給正在運行和可用的worker節點上，

多主機網路

? 您可以為服務指定覆寫網路，當swarm管理器初始化或更新應用程式時，它會自動為覆寫網路上的容器分配地址，

服務發現

? Swarm管理器節點為swarm中的每個服務分配唯一的DNS名稱，并負載平衡運行的容器，您可以通過嵌入在swarm中的DNS服務器查詢在群中運行的每個容器，

負載平衡

? 您可以將服務的埠公開給外部負載平衡器，在內部，swarm允許您指定如何在節點之間分發服務容器，

預設安全

? 群中的每個節點強制執行TLS相互驗證和加密，以保護其自身與所有其他節點之間的通信，您可以選擇使用自簽名根證書或來自自定義根CA的證書，

滾動更新

? 在已經運行期間，您可以增量地應用服務更新到節點， swarm管理器允許您控制將服務部署到不同節點集之間的延遲，如果出現任何問題，您可以將任務回滾到服務的先前版本，

準備環境

服務器準備

我的三臺測驗機

服務器埠開放

在創建集群前，如果開啟了防火墻，請確認三臺主機的防火墻能讓swarm需求的埠開放，需要打開主機之間的埠，以下埠必須可用，在某些系統上，這些埠默認為打開，

• 2377：TCP埠2377用于集群管理通信
• 7946：TCP和UDP埠7946用于節點之間的通信
• 4789：TCP和UDP埠4789用于覆寫網路流量

可以直接禁用系統防火墻來讓這些埠通信不受限制，一般測驗環境我們都會禁用防火墻

systemctl stop firewalld（立即生效）
systemctl disable firewalld（重啟生效）

搭建Swarm集群

當首次安裝并使用Docker Engine時，默認情況下swarm模式是禁用的，當啟用swarm模式時，可以使用docker service 服務管理命令，

有兩種方式在swarm模式下運行引擎：

• 創建一個新的集群

• 加入現有集群

  在生成環境中，集群模式提供具有集群管理功能的容錯平臺，以保證服務的可靠運行，

下面我們就來搭建一個swarm集群

初始化集群

docker swarm init --advertise-addr 192.168.64.153(本機地址)

生成口令

生成管理節點口令

docker swarm join-token manager

生成執行節點口令

docker swarm join-token worker

其他節點加入集群

在第一個從節點執行加入 work的指令

docker swarm join --token SWMTKN-1-53p5t2rt9ud5j0owkl14boj2z8im6r60ddlzotgc4a8y93u1c2-8f6crxgyc9umayhxva1jv9t1w 192.168.64.153:2377

第二個節點執行加入work的命令

docker swarm join --token SWMTKN-1-53p5t2rt9ud5j0owkl14boj2z8im6r60ddlzotgc4a8y93u1c2-8f6crxgyc9umayhxva1jv9t1w 192.168.64.153:2377

查看swarm的節點

執行docker node ls 查看swarm節點資訊

docker node ls

AVAILABILITY狀態說明

• Active 意味著調度程式可以將任務分配給節點，

• Pause 意味著調度程式不會將新任務分配給節點，但現有任務仍在運行，

• Drain 意味著調度程式不會向節點分配新任務，調度程式關閉所有現有任務并在可用節點上調度它們，

MANAGER STATUS狀態說明

顯示節點是屬于manager或者worker

• 沒有值 ：表示不參與群管理的作業節點，

• Leader ：意味著該節點是使得群的所有群管理和編排決策的主要管理器節點，

• Reachable： 意味著節點是管理者節點正在參與Raft共識，如果領導節點不可用，則該節點有資格被選為新領導者，

• Unavailable ：意味著節點是不能與其他管理器通信的管理器，如果管理器節點不可用，您應該將新的管理器節點加入群集，或者將作業器節點升級為管理器，

修改主機名

默認centos的主機名是localhost，我們看上面，節點的主機名都是localhost,我們修改以下

查看主機名

hostnamectl status可以查看主機名

hostnamectl status

修改主機名

修改主機名使用hostnamectl set-hostname NAME命令可以進行修改，我們使用 node1,node2...方式命名我們的節點

#修改主機名
hostnamectl set-hostname node1
# 查看主機名
hostnamectl status

其他節點依次操作就可以

再次查看節點

再次查看swarm節點資訊

docker node ls

添加節點標簽

因為我們用到了節點約束，所有啟動服務之前需要添加節點標簽

# 添加標簽
docker node update --label-add role=data node1
#查看節點標簽資訊
docker node inspect node1|grep role

管理節點

升降級節點

無論您升級或降級節點，您應該始終在群中維護奇數個管理器節點，

? 升降級節點角色只能在管理節點上運行，應先升級作業節點為被選舉者，再降級領導者為作業節點，然后被選舉者成為領導者完成替換；

? 您可以將作業程式節點提升為manager角色，這在管理器節點不可用或者您希望使管理器脫機以進行維護時很有用， 類似地，您可以將管理器節點降級為worker角色，

升級節點

要降級一個節點或一組節點，請從管理器節點運行

docker node promote 節點名稱

docker node promote pbui0rdry85e25i3bvhzmqw8h

升級節點后不會馬上生效，會進入Reachable 狀態，如果leader節點關掉，當前節點會參與主節點競爭

降級節點

要升級一個節點或一組節點，請從管理器節點運行

docker node demote 節點名稱

docker node demote r7cv7prw1h2to9h1cpwxs9jhl

swam將節點降級后，再次查看節點命令不生效，需要到管理節點查看

節點退出swarm集群

? docker swarm leave 命令可在所有節點上運行，值得注意的是，作業節點退出swarm集群后，在管理節點上依然保存著作業節點的節點資訊，狀態為down，要洗掉節點資訊，可使用docker node rm 命令，當所有的節點都退出并且被洗掉時，在管理節點上使用docker swarm leave，然后退出整個集群；

作業節點

在作業節點執行以下命令可以退出swarm節點

docker swarm leave

管理節點

在管理節點查看節資訊

docker node ls

根據退出節點前后查看節點資訊，可以發現退出的節點是down的狀態，并沒有洗掉節點

洗掉節點資訊

在管理節點執行洗掉命令docker node rm 節點ID

docker node rm r7cv7prw1h2to9h1cpwxs9jhl

管理集群服務

管理集群服必須在manager角色的主機上

創建overlay網路

我們需要載多個服務器中運行Docker容器集群，需要使用overlay網路，overlay網路用于連接不同機器上的docker容器，允許不同機器上的容器相互通信，同時支持對訊息進行加密

docker network create --driver overlay learn-docker-overlay-network

創建服務

使用docker service create命令來創建服務

創建MySQL服務

docker service create \
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=root \
--mount type=bind,source=/tmp/etc/mysql,destination=/etc/mysql/mysql.conf.d/ \
--mount type=bind,source=/tmp/data/mysql,destination=/var/lib/mysql \
--replicas 1 \
--constraint 'node.labels.role == data' \
--name mysql \
--network learn-docker-overlay-network \
mysql:5.7.33

--replicas 1 表示在集群中創建1個服務

node.labels.role == data表示節點需要創建在標簽是data的節點上

可以查看swarm的行程

docker service ls

docker service ps mysql

創建nacos服務

nacos也是需要創建一個，但是節點是可以漂移的，不需要固定在某一臺機器

docker service create \
-e MODE=standalone \
--replicas 1 \
--name nacos \
--network learn-docker-overlay-network \
nacos/nacos-server

可以查看swarm的行程

docker service ls

docker service ps nacos

我們發現nacos運行在了 node3節點上

創建learn-docker-storage服務

我們創建learn-docker-storage服務，我們將該服務部署兩個節點

docker service create \
--name learn-docker-storage \
--replicas 2 \
--network learn-docker-overlay-network \
manager-hongbaoyu-java.itheima.net:8443/library/learn-docker-storage:1.0-SNAPSHOT

可以查看swarm的行程

docker service ls

docker service ps nacos

我們發現我們的存盤服務運行在兩個節點上

創建learn-docker-web服務

我們創建learn-docker-web服務，我們將該服務同樣部署兩個節點

docker service create \
--name learn-docker-web \
--replicas 2 \
--network learn-docker-overlay-network \
manager-hongbaoyu-java.itheima.net:8443/library/learn-docker-web:1.0-SNAPSHOT

可以查看swarm的行程

docker service ls

docker service ps nacos

創建learn-docker-gateway服務

我們創建learn-docker-gateway服務，因為是網關服務，我們只創建一個節點,因為需要對外暴漏埠，需要開放8888埠

docker service create \
-p 8888:8888 \
--name learn-docker-gateway \
--replicas 1 \
--network learn-docker-overlay-network \
manager-hongbaoyu-java.itheima.net:8443/library/learn-docker-gateway:1.0-SNAPSHOT

可以查看swarm的行程

docker service ls

docker service ps nacos

測驗訪問微服務

因為在node2節點上，node2節點IP是192.168.64.154 我們可以請求URL訪問

 curl http://192.168.64.154:8888/employeapi/find/10001| python -m json.tool

查看某個服務日志

通過docker service logs 服務命可以看到當前服務的日志，但是這個服務有兩個容器在運行，所有能同時看到兩個容器的日志

docker service logs learn-docker-storage

擴縮容服務

可以通過集群操作對集群進行擴縮容

擴容操作

我們將learn-docker-storage由兩個容器變為三個容器

docker service scale learn-docker-storage=3

這樣我們就把存盤服務變成了三臺服務

縮容操作

同樣，使用該命令對learn-docker-storage進行縮容

docker service scale learn-docker-storage=2

洗掉服務

我們可以嘗試把learn-docker-gateway洗掉掉，洗掉操作將會把整個服務的所有容器洗掉

docker service rm learn-docker-gateway

本文由傳智教育博學谷教研團隊發布，

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