Docker Swarm实现容器的复制均衡及动态管理：详细过程版

Swarm简介

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的设计和其他Docker项目一样，遵循“batteries included but removable”原则

笔者对该原则的理解是：batteries included代表设计Swarm时，为了完全体现分布式容器集群部署、运行与管理功能的完整性，Swarm和Docker协同工作，Swarm内部包含了一个较为简易的调度模块，以达到对Docker集群调度管理的效果；“but removable”意味着Swarm与Docker并非紧耦合，同时Swarm中的调度模块同样可以定制化，用户可以按照自己的需求，将其替换为更为强大的调度模块，如Mesos等。另外，这套管理引擎并未侵入Docker的使用，这套机制也为其他容器技术的集群部署、运行与管理方式提供了思路。

Swarm 特点

对外以Docker API接口呈现，这样带来的好处是，如果现有系统使用Docker Engine，则可以平滑将Docker Engine切到Swarm上，无需改动现有系统。

Swarm对用户来说，之前使用Docker的经验可以继承过来。非常易上手，学习成本和二次开发成本都比较低。同时Swarm本身专注于Docker集群管理，非常轻量，占用资源也非常少。
“Batteries included but swappable”，简单说，就是插件化机制，swarm中的各个模块都抽象出了api，可以根据自己一些特点进行定制实现。

Swarm自身对docker命令参数支持的比较完善，Swarm目前与Docker是同步发布的。Docker的新功能，都会第一时间在Swarm中体现。

实验开始

实验环境

主机 IP 系统角色

153 192.168.121.153 centos7 manager

154 192.168.121.154 centos7 worker

155 192.168.121.155 centos7 worker

命令介绍：

-d 后台运行
–name 指定server 名，不是容器名(容器命令默认服务名.编号.随机id串)
-p 指定service映射的端口
–network 指定网络
–mode 指定容器分配的模式(replicated: 随机分配,可由 constraint约束分配到哪些节点 global：全局，确保每个节点都会有该服务的容器)
–constraint 约束容器分配到哪些节点
–replicas 指定当前services 下创建的容器的数量
–replicas-max-per-node 指定每个节点可创建给service的容器的最大数
–restart-condition 重启条件，类似于容器run的 --restart
–user 指定运行用户身份
–endpoint-mode 负载均衡模式 vip dns
nginx:latest 创建容器使用的镜像

首先准备好三台机子，我是用153、154 、155

每台主机都配置A记录相互解析

cat /etc/hosts
127.0.0.1   localhost localhost.localdomain localhost4 localhost4.localdomain4
::1         localhost localhost.localdomain localhost6 localhost6.localdomain6
192.168.121.153 server153
192.168.121.154 server154
192.168.121.155 server155

dcoker的安装

先卸载本机原来的docker，如果主机是干净的就不用执行这步，我是还原的机子，所以这步不执行也没什么

yum remove docker \
                  docker-client \
                  docker-client-latest \
                  docker-common \
                  docker-latest \
                  docker-latest-logrotate \
                  docker-logrotate \
                  docker-engine

然后去官方下载docker的yum源

sudo yum install -y yum-utils
sudo yum-config-manager --add-repo https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo

然后下载docker

sudo yum install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-buildx-plugin docker-compose-plugin

启动docker

sudo systemctl start docker

swarm集群的创建

然后我们指定一台153主机构建一个集群并成为管理节点

[root@server153 ~]# docker swarm init
Swarm initialized: current node (cul5m5m456oq9wwrbw91i5vsu) is now a manager.

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

    docker swarm join --token SWMTKN-1-15p6qvh2u2znrrcslz53inkdhleubl8x9m5xlcm27f9q2eimyl-enul5wbhb6qepej1nod6jdrq2 192.168.121.153:2377

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

集群构建好以后我们去154和155主机加入这个集群

[root@server154 ~]# docker swarm join --token SWMTKN-1-15p6qvh2u2znrrcslz53inkdhleubl8x9m5xlcm27f9q2eimyl-enul5wbhb6qepej1nod6jdrq2 192.168.121.153:2377
This node joined a swarm as a worker.

[root@server154 ~]# docker swarm join --token SWMTKN-1-15p6qvh2u2znrrcslz53inkdhleubl8x9m5xlcm27f9q2eimyl-enul5wbhb6qepej1nod6jdrq2 192.168.121.153:2377
This node joined a swarm as a worker.

然后去153管理主机查看集群情况

[root@server153 ~]# docker node   ls
ID                            HOSTNAME    STATUS    AVAILABILITY   MANAGER STATUS   ENGINE VERSION
cul5m5m456oq9wwrbw91i5vsu *   server153   Ready     Active         Leader           24.0.7
fh23wcmmfmt7vyayh7bzx28ls     server154   Ready     Active                          24.0.7
5y468v8pk98ei79frycmz9fww     server155   Ready     Active

可以看到集群情况都是健康的

然后开始我们项目的部署

首先在管理节点创建一个overlay网络给这个集群通信使用

[root@server153 ~]# docker  network create  --driver overlay  nginx-net
zwvmf0upuledjh2uarupfnzgt
[root@server153 ~]# docker network ls
NETWORK ID     NAME              DRIVER    SCOPE
db5d2975dd04   bridge            bridge    local
31eb2f0c4e92   docker_gwbridge   bridge    local
52a372541a65   host              host      local
ag7i6g1sb542   ingress           overlay   swarm
zwvmf0upuled   nginx-net         overlay   swarm
b95fd0863462   none              null      local

service的构建

然后在每个节点都拉取一个nginx的最新镜像

当然只在管理节点拉也行，管理节点会将镜像分发给其它节点来保证镜像的一致性

不过分发镜像需要时间，所以还是先拉取一样的镜像比较好

为了验证我故意在155节点不拉取镜像

[root@server153 ~]# docker pull nginx:latest
[root@server153 ~]# docker images
REPOSITORY   TAG       IMAGE ID       CREATED      SIZE
nginx        latest    c20060033e06   3 days ago   187MB

然后开始构建service，其中参数不懂得可以对照上面写的，上面开头介绍了用到的参数

[root@server153 ~]# docker  service  create  -d  --name web -p80:80  --network nginx-net --replicas 3  --replicas-max-per-node 10  --restart-condition  any  --user root  --mode  replicated  nginx:latest

然后查看service web下容器的情况

因为我们指定创建三个容器，刚好每个节点一台

然后这里注意看155节点容器的运行时间比其它两个节点少一分钟

那就是因为分发镜像要花时间，他启动的就比其它两个节点晚一分钟，镜像越大分发的时间越长

[root@server153 ~]# docker service ps web 
ID             NAME      IMAGE          NODE        DESIRED STATE   CURRENT STATE           ERROR     PORTS
u4cxfrcd2t4q   web.1     nginx:latest   server153   Running         Running 9 minutes ago             
w22cnbrdjo24   web.2     nginx:latest   server154   Running         Running 9 minutes ago             
n2g4nma52mtg   web.3     nginx:latest   server155   Running         Running 8 minutes ago

起来了以后我们访问去浏览器访问试试

在这里插入图片描述

可以看到访问每台机子都是可以的，而且还实现了负载均衡，因为内容一样看不出来，下面我来实验一下

给三台机子里的文件index.html编辑不同的内容

[root@server153 ~]# echo 33333333333333333 > ./index.html
[root@server153 ~]# docker cp ./index.html web.1.qydzc04d6vt4q2ux4uzokir6z:/usr/share/nginx/html/index.html
Successfully copied 2.05kB to web.1.qydzc04d6vt4q2ux4uzokir6z:/usr/share/nginx/html/index.html

[root@server154 ~]# echo 44444444444444 > ./index.html
[root@server154 ~]# docker cp ./index.html web.2.d2qto723yk3hqlb76leaps3u5:/usr/share/nginx/html/index.html
Successfully copied 2.05kB to web.2.d2qto723yk3hqlb76leaps3u5:/usr/share/nginx/html/index.html

[root@server155 ~]# echo 55555555555 > index.php
[root@server155 ~]# docker cp ./index.php web.3.b41rsxvjxw7br5vxk5d6i74ve:/usr/share/nginx/html/index.html
Successfully copied 2.05kB to web.3.b41rsxvjxw7br5vxk5d6i74ve:/usr/share/nginx/html/index.html

因为浏览器有缓存，测试不了，我直接用curl测试

[root@server153 ~]# curl 192.168.121.153
44444444444444
[root@server153 ~]# curl 192.168.121.153
55555555555
[root@server153 ~]# curl 192.168.121.153
33333333333333333
[root@server153 ~]# curl 192.168.121.153
44444444444444
[root@server153 ~]# curl 192.168.121.153
55555555555
[root@server153 ~]# curl 192.168.121.153
33333333333333333

可以看到我只是访问了153节点，但是却能访问到其它节点的docker的内容

所以这就是负载均衡的实现，swarm集群会自动实现负载均衡

docker service scale 的扩展

docker swarm还可以扩展或缩小容器服务

下面也展示一下，一开始我们不是指定三个容器而已吗，现在我们扩展为5个，并查看容器情况

[root@server153 ~]# docker service scale web=5
web scaled to 5
overall progress: 5 out of 5 tasks 
1/5: running   
2/5: running   
3/5: running   
4/5: running   
5/5: running   
verify: Service converged 
[root@server153 ~]# docker service ps web 
ID             NAME      IMAGE          NODE        DESIRED STATE   CURRENT STATE                ERROR     PORTS
qydzc04d6vt4   web.1     nginx:latest   server153   Running         Running 46 minutes ago                 
d2qto723yk3h   web.2     nginx:latest   server154   Running         Running 46 minutes ago                 
b41rsxvjxw7b   web.3     nginx:latest   server155   Running         Running 46 minutes ago                 
6tfah9y7hsvi   web.4     nginx:latest   server153   Running         Running about a minute ago             
a4jxhcyn33ui   web.5     nginx:latest   server155   Running         Running about a minute ago

可以看到我们多出了两个容器，并且由swarm随机分配到其它节点上

我们去访问试试

[root@server153 ~]# curl 192.168.121.154
55555555555
[root@server153 ~]# curl 192.168.121.154
33333333333333333
[root@server153 ~]# curl 192.168.121.154
44444444444444
[root@server153 ~]# curl 192.168.121.154
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
html { color-scheme: light dark; }
body { width: 35em; margin: 0 auto;
font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif; }
</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.</p>

<p>For online documentation and support please refer to
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
Commercial support is available at
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>

<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>

可以看到不仅访问到了原来我们修改的信息，还访问到了其它信息

那是因为我们扩展容器节点是创建新的容器，容器里的内容就是原本镜像生成的，所以内容就会变为原来的页面信息，后面真实生产环境中挂volume载数据券就可以保持数据一致了

docker service scale 的缩小

当然还有缩小docker服务，这个在高峰访问流量下来以后还是很有用的

[root@server153 ~]# docker service scale web=2
web scaled to 2
overall progress: 2 out of 2 tasks 
1/2: running   [==================================================>] 
2/2: running   [==================================================>] 
verify: Service converged 
[root@server153 ~]# docker service ps web 
ID             NAME      IMAGE          NODE        DESIRED STATE   CURRENT STATE               ERROR     PORTS
qydzc04d6vt4   web.1     nginx:latest   server153   Running         Running about an hour ago             
d2qto723yk3h   web.2     nginx:latest   server154   Running         Running about an hour ago