Docker Swarm從部署到基本操作

關於Docker Swarm

Docker Swarm由兩部分組成：

1. Docker集群：將一個或多個Docker節點組織起來，用戶就能以集群的方式進行管理；
2. 應用編排：有一套API用來部署和管理容器；

官方資料：https://docs.docker.com/swarm/

網絡圖

下圖是個典型的Docker Swarm集群部署圖，來自Docker官網：

接下來照着上圖來搭建一個Docker Swarm集群。

准備工作

本次實戰一共用到了5台機器，配置信息全部相同，如下：

1. 操作系統：CentOS Linux release 7.6.1810
2. Docker服務版本：1.13.1
3. 防火牆都已經關閉；

機器的信息如下表所示：

IP地址	主機名	身份
192.168.121.142	m0	管理節點
192.168.121.139	m1	管理節點
192.168.121.140	m2	管理節點
192.168.121.141	w0	工作節點
192.168.121.138	w1	工作節點

為什么要三個管理節點？

從官方圖可見，管理節點集群之間的內部管理協調使用了Raft共識算法，這樣就保證了管理節點高可用（HA），一般情況下會參考以下兩個原則：

1. 部署奇數個管理節點，這樣有利於減少腦裂；
2. 不要部署太多管理節點，因為越多管理節點意味着需要花費跟多時間來達成共識；

部署集群步驟簡介

接下來的整個部署過程分為以下幾步：

1. 初始化第一個管理節點（m0）；
2. 加入新的管理節點（m1、m2）；
3. 加入工作節點（w0、w1）；

接下來正式開始吧；

初始化第一個管理節點（m0）

1. m0節點的IP地址是192.168.121.142，因此在m0節點執行以下命令：

docker swarm init \
--advertise-addr 192.168.121.142:2377
--listen-addr 192.168.121.142:2377

關於advertise-addr和listen-addr這兩個參數，前者用來指定其他節點連接m0時的地址，后者指定承載swarm流量的IP和端口，它們更詳細和深入的區別可以參考文章：https://boxboat.com/2016/08/17/whats-docker-swarm-advertise-addr/
2. 控制台返回信息如下，表明Swarm集群初始化成功：

Swarm initialized: current node (7585zt09o2sat82maef0ocf42) is now a manager.

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

    docker swarm join \
    --token SWMTKN-1-5huefb5501cv7p8i2op1am2oevasoqu4te8vpvapndkudvszb4-e8l6755jstd7urpdo5smyi8fv \
    192.168.121.142:2377

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

3. 列出當前Swarm集群的所有節點，可以看到唯一的節點m0的狀態和身份：

[root@m0 ~]# docker node ls
ID                           HOSTNAME  STATUS  AVAILABILITY  MANAGER STATUS
7585zt09o2sat82maef0ocf42 *  m0        Ready   Active        Leader

現在集群已經建立起來了，接下來我們需要加入更多的管理節點和工作節點；

如何加入新的節點？

1. Docker Swarm的新節點加入策略是從管理節點獲取一長串命令，被稱為join token，任何想加入集群的機器只要自己執行這個join token即可加入Swarm集群；
2. 如果有新的管理節點需要加入，在m0執行命令docker swarm join-token manager即可得到管理節點的join token，如下所示：

[root@m0 ~]# docker swarm join-token manager
To add a manager to this swarm, run the following command:

    docker swarm join \
    --token SWMTKN-1-5huefb5501cv7p8i2op1am2oevasoqu4te8vpvapndkudvszb4-5tz9d4w7nwzu8r4ozd0ff2aiu \
    192.168.121.142:2377

3. 如果有新的工作節點需要加入，在m0執行命令docker swarm join-token worker即可得到工作節點的join token，如下所示：

[root@m0 ~]# docker swarm join-token worker
To add a worker to this swarm, run the following command:

    docker swarm join \
    --token SWMTKN-1-5huefb5501cv7p8i2op1am2oevasoqu4te8vpvapndkudvszb4-e8l6755jstd7urpdo5smyi8fv \
    192.168.121.142:2377

兩種join token都准備好了，接下來開始加入新節點。

加入管理節點m1、m2

1. 在m1上執行前面取得的管理節點join token：

[root@m1 ~]# docker swarm join \
>     --token SWMTKN-1-5huefb5501cv7p8i2op1am2oevasoqu4te8vpvapndkudvszb4-5tz9d4w7nwzu8r4ozd0ff2aiu \
>     192.168.121.142:2377
This node joined a swarm as a manager.

2. 在m2上做同樣的操作；
3. 在m0、m1、m2其中的任意一台上執行命令docker node ls查看Swarm集群的現狀，如下圖，可見三個管理節點都是正常狀態，ID字段帶有星號后綴表示當前執行命令的機器是m1：

[root@m1 ~]# docker node ls
ID                           HOSTNAME  STATUS  AVAILABILITY  MANAGER STATUS
0isfyre69mdu1hm11esf1q3dk    m2        Ready   Active        Reachable
7585zt09o2sat82maef0ocf42    m0        Ready   Active        Leader
slc0hjbs7jh2hdi8ai3wohy23 *  m1        Ready   Active        Reachable

加入工作節點w0、w1

1. 在w0上執行前面取得的工作節點的join token：

[root@w0 ~]# docker swarm join \
>     --token SWMTKN-1-5huefb5501cv7p8i2op1am2oevasoqu4te8vpvapndkudvszb4-e8l6755jstd7urpdo5smyi8fv \
>     192.168.121.142:2377
This node joined a swarm as a worker.

2. 在w1上做同樣的操作；
3. 在m0、m1、m2其中的任意一台上執行命令docker node ls查看Swarm集群的現狀，可見工作節點已經全部就緒：

[root@m0 ~]# docker node ls
ID                           HOSTNAME  STATUS  AVAILABILITY  MANAGER STATUS
0isfyre69mdu1hm11esf1q3dk    m2        Ready   Active        Reachable
7585zt09o2sat82maef0ocf42 *  m0        Ready   Active        Leader
i71bcxt1auc804syybroajtan    w1        Ready   Active        
slc0hjbs7jh2hdi8ai3wohy23    m1        Ready   Active        Reachable
wqcwcccva3d3mxgi5p423d4fv    w0        Ready   Active

至此，Swarm集群環境搭建完畢，接下來可以驗證了。

驗證Swarm集群環境

1. 創建名為tomcat-net的覆蓋網絡(Overlay Netowork)，這是個二層網絡，處於該網絡下的docker容器，即使宿主機不一樣，也能相互訪問：

docker network create -d overlay tomcat-net

2. 創建名為tomcat的服務，使用了剛才創建的覆蓋網絡：

docker service create --name tomcat \
--network tomcat-net \
-p 8080:8080 \
--replicas 3 \
tomcat:7.0.96-jdk8-openjdk

3. 執行命令docker service ls查看當前所有服務：

[root@m0 ~]# docker service ls
ID            NAME    MODE        REPLICAS  IMAGE
kguawc4b5th4  tomcat  replicated  3/3       tomcat:7.0.96-jdk8-openjdk

4. 執行命令docker service ps tomcat查看名為tomcat的服務，可見三個容器分別部署在m0、m2、w1機器上：

[root@m0 ~]# docker service ps tomcat
ID            NAME      IMAGE                       NODE  DESIRED STATE  CURRENT STATE           ERROR  PORTS
n1gs9f1plce2  tomcat.1  tomcat:7.0.96-jdk8-openjdk  w1    Running        Running 19 minutes ago         
q8jyg088ci21  tomcat.2  tomcat:7.0.96-jdk8-openjdk  m2    Running        Running 19 minutes ago         
h9ww33dpw56m  tomcat.3  tomcat:7.0.96-jdk8-openjdk  m0    Running        Running 19 minutes ago

5. 執行命令docker service inspect --pretty tomcat查看名為tomcat的服務的詳細信息(去掉--pretty可以看到更完整的)：

[root@m0 ~]# docker service inspect --pretty tomcat

ID:		kguawc4b5th4qlwlsv183qtai
Name:		tomcat
Service Mode:	Replicated
 Replicas:	3
Placement:
UpdateConfig:
 Parallelism:	1
 On failure:	pause
 Max failure ratio: 0
ContainerSpec:
 Image:		tomcat:7.0.96-jdk8-openjdk@sha256:91eadffb59d9a35ada2d39fcd616a749ac580aa5e834499b7128f27be2e46623
Resources:
Networks: tomcat-net 
Endpoint Mode:	vip
Ports:
 PublishedPort 8080
  Protocol = tcp
  TargetPort = 8080

6. 打開瀏覽器，嘗試訪問m0、m1、m2、w0、w1這個五個機器的8080端口，都可以成功訪問tomcat首頁：
   

服務模式

1. 服務模式一共有兩種：Ingress和Host，如果不指定，則默認的是Ingress；
2. Ingress模式下，到達Swarm任何節點的8080端口的流量，都會映射到任何服務副本的內部80端口，就算該節點上沒有tomcat服務副本也會映射；
3. Host模式下，僅在運行有容器副本的機器上開放端口，使用Host模式的命令如下：

docker service create --name tomcat \
--network tomcat-net \
--publish published=8080,target=8080,mode=host \
--replicas 3 \
tomcat:7.0.96-jdk8-openjdk

服務擴縮容

1. 執行命令docker service scale tomcat=5將副本數從3調整為5：

[root@m0 ~]# docker service scale tomcat=5
tomcat scaled to 5

2. 執行命令docker service ps tomcat查看名為tomcat的服務，可見每台機器上都分布了一個容器：

[root@m0 ~]# docker service ps tomcat
ID            NAME      IMAGE                       NODE  DESIRED STATE  CURRENT STATE               ERROR  PORTS
w32tjahze2fk  tomcat.1  tomcat:7.0.96-jdk8-openjdk  m2    Running        Running 42 minutes ago             
yj5czwwhrrsh  tomcat.2  tomcat:7.0.96-jdk8-openjdk  m0    Running        Running 42 minutes ago             
pq40995nbd0k  tomcat.3  tomcat:7.0.96-jdk8-openjdk  w1    Running        Running 42 minutes ago             
y1y6z1jczel1  tomcat.4  tomcat:7.0.96-jdk8-openjdk  m1    Running        Running about a minute ago         
w0dcii8f79os  tomcat.5  tomcat:7.0.96-jdk8-openjdk  w0    Running        Running about a minute ago

滾動升級

1. 當前tomcat服務中，tomcat鏡像的tag是7.0.96-jdk8-openjdk，我們來嘗試升級到9.0.24-jdk11-openjdk，執行以下命令：

docker service update \
--image tomcat:9.0.24-jdk11-openjdk \
--update-parallelism 1 \
--update-delay 10s tomcat

上述命令有幾處需要注意：
a. update-parallelism：每次更新的容器數量，這里設置為1，表示每一個容器升級成功后才去升級下一個；
b. update-delay：每一批升級成功后，升級下一批之前的等待時間，這里表示升級一個容器后等10秒再升級下一個；
2. 在升級過程中執行命令docker service ps tomcat查看服務，可以看到新版本容器逐個啟動的過程：

[root@m0 ~]# docker service ps tomcat
ID            NAME          IMAGE                        NODE  DESIRED STATE  CURRENT STATE                ERROR  PORTS
w32tjahze2fk  tomcat.1      tomcat:7.0.96-jdk8-openjdk   m2    Running        Running 56 minutes ago              
yj5czwwhrrsh  tomcat.2      tomcat:7.0.96-jdk8-openjdk   m0    Running        Running 56 minutes ago              
semuna9awsn7  tomcat.3      tomcat:9.0.24-jdk11-openjdk  w1    Running        Running 15 seconds ago              
pq40995nbd0k   \_ tomcat.3  tomcat:7.0.96-jdk8-openjdk   w1    Shutdown       Shutdown about a minute ago         
y1y6z1jczel1  tomcat.4      tomcat:7.0.96-jdk8-openjdk   m1    Running        Running 15 minutes ago              
oot3yex74v4t  tomcat.5      tomcat:9.0.24-jdk11-openjdk  w0    Running        Preparing 5 seconds ago             
w0dcii8f79os   \_ tomcat.5  tomcat:7.0.96-jdk8-openjdk   w0    Shutdown       Shutdown 3 seconds ago

3. 升級完成后，用瀏覽器訪問服務，可見tomcat版本已經升級：
   

刪除服務

執行命令docker service rm tomcat即可刪除服務：

[root@m0 ~]# docker service rm tomcat
tomcat
[root@m0 ~]# docker service ls
ID  NAME  MODE  REPLICAS  IMAGE

至此，Docker Swarm從部署到基本操都已經體驗過一次了，希望您在搭建環境的時候，本文能給您一些參考。