Docker Swarm 集群管理

概述

Docker Swarm 是 Docker 的集群管理工具。它将 Docker 主机池转变为单个虚拟 Docker 主机，使得容器可以组成跨主机的子网网络。Docker Swarm 提供了标准的 Docker API，所有任何已经与 Docker 守护程序通信的工具都可以使用 Swarm 轻松地扩展到多个主机。

集群的管理和编排是使用嵌入到 docker 引擎的 SwarmKit，可以在 docker 初始化时启动 swarm 模式或者加入已存在的 swarm。

支持的工具包括但不限于以下各项：

• Dokku
• Docker Compose
• Docker Machine
• Jenkins

Docker Swarm 优点

• 任何规模都有高性能表现

对于企业级的 Docker Engine 集群和容器调度而言，可拓展性是关键。任何规模的公司——不论是拥有五个还是上千个服务器——都能在其环境下有效使用 Swarm。

经过测试，Swarm 可拓展性的极限是在 1000 个节点上运行 50000 个部署容器，每个容器的启动时间为亚秒级，同时性能无减损。

• 灵活的容器调度

Swarm 帮助 IT 运维团队在有限条件下将性能表现和资源利用最优化。Swarm 的内置调度器（scheduler）支持多种过滤器，包括：节点标签，亲和性和多种容器部策略如 binpack、spread、random 等等。

• 服务的持续可用性

Docker Swarm 由 Swarm Manager 提供高可用性，通过创建多个 Swarm master 节点和制定主 master 节点宕机时的备选策略。如果一个 master 节点宕机，那么一个 slave 节点就会被升格为 master 节点，直到原来的 master 节点恢复正常。

此外，如果某个节点无法加入集群，Swarm 会继续尝试加入，并提供错误警报和日志。在节点出错时，Swarm 现在可以尝试把容器重新调度到正常的节点上去。

• 和 Docker API 及整合支持的兼容性

Swarm 对 Docker API 完全支持，这意味着它能为使用不同 Docker 工具（如 Docker CLI，Compose，Trusted Registry，Hub 和 UCP）的用户提供无缝衔接的使用体验。

• Docker Swarm 为 Docker 化应用的核心功能（诸如多主机网络和存储卷管理）提供原生支持

开发的 Compose 文件能（通过 docker-compose up ）轻易地部署到测试服务器或 Swarm 集群上。Docker Swarm 还可以从 Docker Trusted Registry 或 Hub 里 pull 并 run 镜像。

• 集群模式，当修改了服务的配置后无需手动重启服务。并且只有集群中的manager才能管理集群中的一切（包括服务、容器都归它管，在一个woker节点上无法操作容器）

节点

swarm 集群由管理节点（manager）和工作节点（work node）构成。

• swarm mananger：负责整个集群的管理工作包括集群配置、服务管理等所有跟集群有关的工作。一个 Swarm 集群可以有多个管理节点，但只有一个管理节点可以成为 leader，leader 通过 raft 协议实现。

  为了利用swarm模式的容错功能，Docker建议根据组织的高可用性要求实现奇数个节点。当您拥有多个管理器时，您可以从管理器节点的故障中恢复而无需停机。

  • N个管理节点的集群容忍最多损失 (N-1)/2 个管理节点。
  • Docker建议一个集群最多7个管理器节点。

• work node：即图中的 available node，主要负责运行相应的服务来执行任务（task）。工作节点是任务执行节点，管理节点将服务 (service) 下发至工作节点执行。管理节点默认也作为工作节点。也可以通过配置让服务只运行在管理节点。

服务和任务

任务 （Task）是 Swarm 中的最小的调度单位，目前来说就是一个单一的容器。

服务 （Services） 是指一组任务的集合，服务定义了任务的属性。服务有两种模式：

• replicated services （复制服务）按照一定规则在各个工作节点上运行指定个数的任务。
• global services （全局服务）每个工作节点上运行一个此任务。

两种模式通过 docker service create 的 --mode 参数指定。下图展示了容器、任务、服务的关系。

路由网格

service 通过 ingress load balancing 来发布服务，且 swarm 集群中所有 node 都参与到 ingress 路由网格（ingress routing mesh） 中，访问任意一个 node+PublishedPort 即可访问到服务。

当访问任何节点上的端口8080时，Docker将请求路由到活动容器。在群节点本身，端口8080可能并不实际绑定，但路由网格知道如何路由流量，并防止任何端口冲突的发生。

路由网格在发布的端口上监听分配给节点的任何IP地址。对于外部可路由的IP地址，该端口可从主机外部获得。对于所有其他IP地址，只能从主机内部访问。

Swarm 集群的搭建

准备工作

• 二个或二个以上可以通过网络进行通信的Linux主机或虚拟机，并安装了Docker（加入开机自启），或者使用docker-machine 创建三台虚拟机。swarm 不需要单独安装，安装了 docker 就自带了该软件

• 已安装Docker Engine 1.12或更高版本

• 关闭所有主机上的防火墙或者开放以下端口：

  • TCP协议端口 2377 ：集群管理端口

  • TCP协议端口 7946 ：节点之间通讯端口（不开放则会负载均衡失效）

  • UDP协议端口 4789 ：overlay网络通讯端口

  • 防火墙相关命令：

    # 查看firewalld防火墙状态
    systemctl status firewalld
    
    # 查看所有打开的端口 
    firewall-cmd --zone=public --list-ports
    
    # 防火墙开放端口（更新firewalld防火墙规则后生效）
    firewall-cmd --zone=public --add-port=要开放的端口/tcp --permanent
    # 选项：
    –zone 				# 作用域
    –add-port=80/tcp 	# 添加端口，格式为：端口/通讯协议
    –permanent 			#永久生效，没有此参数重启后失效
    # 示例：
    firewall-cmd --zone=public --add-port=3306/tcp --permanent
    
    # firewalld防火墙关闭接口（更新firewalld防火墙规则后生效）
    firewall-cmd --zone=public --remove-port=要关闭的端口/tcp --permanent
    
    # 更新firewalld防火墙规则（并不中断用户连接，即不丢失状态信息）
    firewall-cmd --reload
    
    # 启动firewalld防火墙
    systemctl start firewalld
    # 关闭firewalld防火墙：
    systemctl stop firewalld
    # 开机禁用firewalld防火墙
    systemctl disable firewalld
    # 开机启用firewalld防火墙： 
    systemctl enable firewalld
    

• 分别修改机器的主机名，更改成 swarm01，swarm02 …

  hostnamectl set-hostname swarm01
  

  
  

创建docker swarm集群

1.master主机上初始化swarm。执行 docker swarm init 命令的节点自动成为管理节点。

docker swarm init

# 注：如果主机有多个网卡，拥有多个IP，必须使用 --advertise-addr 指定 IP。
# 示例：
docker swarm init --advertise-addr 192.168.99.100

# 执行命令后会给出加入这个swarm的命令
Swarm initialized: current node (4a8mo8cekpe0vpk0ze963avw9) is now a manager.

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

    docker swarm join --token SWMTKN-1-4lzr2216s61ecbyayyqynjwybmxy5y5th5ru8aal2a0d1t2vn3-ekdgf4swlz8fiq4nnzgnbhr5u 192.168.99.100:2377

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

2.在node主机上执行命令加入swarm

docker swarm join --token SWMTKN-1-4lzr2216s61ecbyayyqynjwybmxy5y5th5ru8aal2a0d1t2vn3-ekdgf4swlz8fiq4nnzgnbhr5u 192.168.99.100:2377

3.查看集群信息。集群的大部分命令需要在管理节点中才能运行

# 查看 swarm 集群状态
docker info
# 查看集群节点信息
docker node ls

Swarm 集群管理常用命令

docker swarm：管理集群

# 初始化一个swarm
docker swarm init [OPTIONS]
# 选项：
--advertise-addr string		# 发布的地址（格式：<ip|interface>[:port]）
--force-new-cluster			# 强制从当前状态创建一个新的集群（去除本地之外的所有管理器身份）
--cert-expiry duration		# 节点证书有效期(ns|us|ms|s|m|h)(默认为2160h0m0s)
--data-path-addr string     # 用于数据路径通信的地址或接口(格式: <ip|interface>)
--data-path-port uint32 	# 用于数据路径流量的端口号(1024 - 49151)。如果没有值，则默认端口号4789
--dispatcher-heartbeat duration		# 调度程序的心跳周期(ns|us|ms|s|m|h)(默认为5s)
--listen-addr node-addr		# 监听地址(格式: <ip|interface>[:port]) (默认 0.0.0.0:2377)

# 查看加入节点到集群的命令及令牌(token)
docker swarm join-token [OPTIONS] (worker|manager)
# 选项：
-q, --quiet    # 只显示令牌
	--rotate   # 使旧令牌无效并生成新令牌
# 查看加入工作节点到集群的命令及令牌
docker swarm join-token worker
# 查看加入管理节点到集群的命令及令牌
docker swarm join-token manager

# 将节点加入swarm集群，作为一个manager或worker
docker swarm join [OPTIONS] HOST:PORT
# 选项：
--advertise-addr string   # 发布的地址 (格式: <ip|interface>[:port])
--availability string     # 节点的可用性 ("active"|"pause"|"drain") (default "active")
--data-path-addr string   # 用于数据路径通信的地址或接口 (格式: <ip|interface>)
--listen-addr node-addr   # 监听地址 (格式: <ip|interface>[:port]) (default 0.0.0.0:2377)
--token string            # 进入的swarm集群的令牌     

# 主动退出集群，让节点处于down状态（在需要退出Swarm集群的节点主机上执行命令）
docker swarm leave [OPTIONS]
# 选项：
-f, --force		# 强制。Manager若要退出 Swarm 集群，需要加上强制选项
## 移除一个work-node节点主机的完整步骤：
# 1.在管理节点上操作，清空work-node节点的容器。id 可以使用命令 docker node ls 查看
docker node update --availability drain [id]
# 2.在work-node节点主机上操作，退出集群
docker swarm leave
# 3，在管理节点上操作，删除work-node节点
docker node rm [id]
# 若想解散整个集群，则需先移除所有work-node节点主机，然后所有管理节点也退出集群

# 更新 swarm 集群的配置
docker swarm update [OPTIONS]
# 选项：
--autolock							# 更改管理器自动锁定设置(true|false)
--cert-expiry duration         		# 节点证书有效期(ns|us|ms|s|m|h)(默认为2160h0m0s)
--dispatcher-heartbeat duration		# 调度程序心跳周期(ns|us|ms|s|m|h)(默认为5s)

docker node：管理swarm集群节点

# 查看集群中的节点
docker node ls
#选项：
-f, --filter filter   	# 根据所提供的条件过滤输出。(格式：key=value)
							# 目前支持的过滤器是：id, label, name, membership[=accepted|pending]
											   # , role[manager|worker]
-q, --quiet				# 只显示id

# 查看运行的一个或多个及节点任务数，默认当前节点
docker node ps [OPTIONS] [NODE...]
#选项：
-f, --filter filter   	# 根据所提供的条件过滤输出
-q, --quiet				# 只显示id

# 将worker角色升级为manager
docker node promote NODE [NODE...]
# 将manager角色降级为worker
docker node demote NODE [NODE...]

# 查看节点的详细信息，默认json格式
docker node inspect 主机名
# 查看节点信息平铺格式
docker node inspect --pretty 主机名

# 从swarm中删除一个节点
docker node rm 主机名
# 从swarm中强制删除一个节点
docker node rm -f 主机名

# 更新一个节点
docker node update [options] 主机名
# 选项
--label-add list		# 添加节点标签(key=value)
--label-rm list 		# 删除节点标签
--role string           # 更改节点角色 ("worker"|"manager")
--availability active/pause/drain	# 设置节点的状态
                # active  正常
                # pause   暂停。调度程序不向节点分配新任务，但是现有任务仍然保持运行
                # drain   排除自身work任务。调度程序不向节点分配新任务，且会关闭任何现有任务并在可用节点上安排它们

docker service：服务管理

# 列出服务列表
docker service ls

# 列出服务任务信息
docker service ps [OPTIONS] SERVICE [SERVICE...]
# 选项：
	--no-trunc			# 显示完整的信息
-f, --filter filter   	# 根据所提供的条件过滤输出。过滤只运行的任务信息："desired-state=running"
-q, --quiet				# 只显示任务id

# 查看服务内输出
docker service logs [OPTIONS] SERVICE|TASK
# 选项：
	--details        # 显示提供给日志的额外细节
-f, --follow         # 跟踪日志输出
	--since string   # 显示自时间戳 (2013-01-02T13:23:37Z) 或相对时间戳 (42m for 42 minutes) 以来的日志
-n, --tail string    # 从日志末尾显示的行数(默认为“all”)
-t, --timestamps     # 显示时间戳


# 更新服务的相关配置
docker service update [options] 服务名
# 选项
--args "指令"			# 容器加入指令
--image IMAGE		 # 更新服务容器镜像
--rollback				# 回滚服务容器版本
--network-add 网络名	  # 添加容器网络
--network-rm 网络名	  # 删除容器网络
--reserve-cpu int			# 更新分配的cpu
--reserve-memory bytes		# 更新分配的内存(示例：512m)
--publish-add 暴露端口:容器端口		# 映射容器端口到主机
--publish-rm 暴露端口:容器端口		# 移除暴露端口
--endpoint-mode dnsrr		 # 修改负载均衡模式为dnsrr
--force						 # 强制重启服务
--config-rm 配置文件名称		 # 删除配置文件
--constraint-add list		 # 新增一个约束 
--constraint-rm list		 # 移除一个约束 
--placement-pref-add pref	 # 新增一个偏好 
--placement-pref-rm pref	 # 移除一个偏好
--config-add 配置文件名，target=/../容器内配置文件名		# 添加新的配置文件到容器内


# 查看服务详细信息，默认json格式
docker service inspect [OPTIONS] 服务名 [SERVICE...]
# 查看服务信息平铺形式
docker service inspect --pretty 服务名

# 删除服务
docker service rm [OPTIONS] 服务名 [SERVICE...]

# 缩容扩容服务容器副本数量
docker service scale 服务名=副本数 [SERVICE=REPLICAS...]

# 创建一个服务。一般搭建好 Swarm 集群后，使用 docker stack 部署应用，此处仅作了解
docker service create [OPTIONS] IMAGE [COMMAND] [ARG...]
# 选项：
--name string			# 指定容器名称
--replicas int			# 指定副本数
--network 网络名		  # 添加网络组
--mode string			# 服务模式（复制或全局）(replicated | global)
--reserve-cpu int		# 预留的cpu
--reserve-memory bytes	# 预留的内存(512m)
--limit-cpu	int			# 限制CPU
--limit-memory bytes	# 限制内存(512m)
-l,	--label list			# 服务的标签(key=value)
--container-label list		# 容器标签(key=value)
-p, --publish 暴露端口:容器端口	  # 映射容器端口到主机
-e,	--env MYVAR=myvalue			# 配置环境变量
-w,	--workdir string			# 指定工作目录(示例：/tmp)
-restart-condition string		# 满足条件时重新启动（no | always | on-failure | unless-stopped）
--restart-delay duration		# 重新启动尝试之间的延迟 (ns/us/ms/s/m/h)
--restart-max-attempts int		# 放弃前的最大重启次数
--restart-window duration			# 用于评估重启策略的窗口 (ns/us/ms/s/m/h)
--stop-grace-period duration		# 强制杀死容器前的等待时间 (ns/us/ms/s/m/h)
--update-delay duration				# 更新之间的延迟（ns/us/ms/s/m/h）（默认 0s）
--update-failure-action	string		# 更新失败的操作（"pause"停止|"continue"继续）（默认pause）
--update-max-failure-ratio float	# 更新期间容忍的失败率
--update-monitor duration			# 每次任务更新后监控失败的持续时间（ns/us/ms/s/m/h）（默认 0s）
--update-parallelism int			# 同时更新的最大任务数(0表示一次更新全部任务)(默认为1)  
--endpoint-mode string				# 负载均衡模式(vip or dnsrr) (默认 "vip")
--rollback-monitor 20s		  	    # 每次容器与容器之间的回滚时间间隔
--rollback-max-failure-ratio .数值	# 回滚故障率如果小于百分比允许运行（“.2”为%20）
--mount type=volume,src=volume名称,dst=容器目录	 # 创建volume类型数据卷
--mount type=bind,src=宿主目录,dst=容器目录			# 创建bind读写目录挂载
--mount type=bind,src=宿主目录,dst=容器目录,readonly	 # 创建bind只读目录挂载
--config source=docker配置文件,target=配置文件路径		# 创建docker配置文件到容器本地目录

docker config：管理配置文件

# 查看已创建配置文件
docker config ls [OPTIONS]
# 选项：
-f, --filter filter   	# 根据所提供的条件过滤输出
-q, --quiet				# 只显示id

# 查看配置详细信息
docker config inspect 配置文件名

# 删除配置
docker config rm CONFIG [CONFIG...]

# 创建配置文件
docker config create 配置文件名 本地配置文件
# 示例：新建配置文件并添加新配置文件到服务
# 1.创建配置文件
docker config create nginx2_config nginx2.conf 
# 2.删除旧配置文件
docker service update --config-rm ce_nginx_config 服务名
# 3.添加新配置文件到服务
ocker service update --config-add src=nginx2_config,target=/etc/nginx/nginx.conf ce_nginx

docker network：管理网络

# 查看集群网络列表
docker network ls

# 将容器连接到集群网络中
$ docker network connect [OPTIONS] NETWORK CONTAINER
# 选项
    --alias strings				# 为容器添加网络范围的别名
    --driver-opt string		·	# 指定网络驱动程序
    --ip string					# 指定IPv4地址(如172.30.100.104)
    --ip6 string				# 指定IPv6地址(例如，2001:db8::33)
    --link list					# 添加到另一个容器的链接
    --link-local-ip string		# 为容器添加一个链接本地地址
# 示例
docker network connect mynet nginx

# 断开一个容器与集群网络的连接
$ docker network disconnect [OPTIONS] NETWORK CONTAINER
# 选项
	-f, --force		# 强制容器从网络断开连接  

# 显示一个或多个集群网络的详细信息
$ docker network inspect [OPTIONS] NETWORK [NETWORK...]
# 选项
  -f, --format string   # 使用给定的Go模板格式化输出
  -v, --verbose         # 输出详细的诊断信息

# 创建一个集群网络
$ docker network create [OPTIONS] NETWORK
# 选项
      --attachable           # 准许手动容器连接
      --aux-address map      # 网络驱动使用的辅助IPv4或IPv6地址(默认映射[])
      --config-from string   # 要从其中复制配置的网络
      --config-only          # 创建仅配置网络
  -d, --driver string        # 管理网络的驱动程序(默认为“"bridge”)。选项：bridge、overlay、macvlan
      --gateway strings      # 指定IPv4或IPv6主子网网关。示例：172.20.0.1
      --ingress              # 创建群路由-网格网络
      --internal             # 限制外部访问网络
      --ip-range strings     # 从子范围分配容器ip
      --ipam-driver string   # IP管理驱动(默认为“default”)
      --ipam-opt map         # 设置IPAM驱动程序的特定选项(默认map[])
      --ipv6                 # 启用IPv6网络
      --label list           # 在网络中设置元数据
  -o, --opt map              # 设置驱动程序特定选项(默认map[])
      --scope string         # 控制网络的范围
      --subnet strings       # 指定一个CIDR格式的网段。示例：172.20.0.0/24
# 示例：
docker network create -d overlay --attachable apps_net

# 移除所有未使用的集群网络
$ docker network prune [OPTIONS]
# 选项
      --filter filter   # 提供过滤值(e.g. 'until=<timestamp>') 
  -f, --force           # 强制，没有提示确认

# 删除一个或多个集群网络
$ docker network rm NETWORK [NETWORK...]
# 别名：rm, remove

docker secret：管理敏感数据存储

# 查看敏感数据卷列表
$ docker secret ls

# 显示一个或多个敏感数据卷的详细信息
$ docker secret inspect [OPTIONS] SECRET [SECRET...]
# 选项
	--pretty		# 易读的格式打印信息

# 从文件或标准输入创建一个敏感数据卷作为内容
$ docker secret create [OPTIONS] SECRET [file|-]
# 选项
  -d, --driver string            # 指定驱动
  -l, --label list               # 指定标签
      --template-driver string   # 指定模板驱动程序

# 移除一个或多个敏感数据卷
$ docker secret rm SECRET [SECRET...]
# 别名：rm, remove

docker网络管理

参考：

• docker的3种自定义网络（bridge、overlay、macvlan）
• Docker Swarm - 网络管理
• Docker的网络模式bridge、host、container 、overlay

概述

Docker 提供三种 user-defined 网络驱动：bridge，overlay 和 macvlan

overlay 和 macvlan 用于创建跨主机的网络

Swarm 集群产生两种不同类型的流量：

• 控制和管理层面：包括 Swarm 消息管理等，例如请求加入或离开Swarm，这种类型的流量总是被加密的。(涉及到集群内部的hostname、ip-address、subnet、gateway等)
• 应用数据层面：包括容器与客户端的通信等。（涉及到防火墙、端口映射、网口映射、VIP等）

在 Swarm Service 中有三个重要的网络概念：

• Overlay networks ：管理 Swarm 中 Docker 守护进程间的通信。可以将服务附加到一个或多个已存在的 overlay 网络上，使得服务与服务之间能够通信。
• ingress network ：是一个特殊的 overlay 网络，用于服务节点间的负载均衡，处理与群集服务相关的控制和数据流量。当任何 Swarm 节点在发布的端口上接收到请求时，它将该请求交给一个名为 IPVS 的模块。IPVS 跟踪参与该服务的所有IP地址，选择其中的一个，并通过 ingress 网络将请求路由到它。
  初始化或加入 Swarm 集群时会自动创建 ingress 网络，大多数情况下，用户不需要自定义配置，但是 docker 17.05 和更高版本允许你自定义。
• docker_gwbridge ：是一种桥接网络，将 overlay 网络（包括 ingress 网络）连接到一个单独的 Docker 守护进程的物理网络。默认情况下，服务正在运行的每个容器都连接到本地 Docker 守护进程主机的 docker_gwbridge 网络。
  docker_gwbridge 网络在初始化或加入 Swarm 时自动创建。大多数情况下，用户不需要自定义配置，但是 Docker 允许自定义。

在管理节点上查看网络

$ docker network ls
NETWORK ID          NAME                DRIVER              SCOPE
cb0ccb89a988        bridge              bridge              local
0174fb113496        docker_gwbridge     bridge              local
541b62778c0e        host                host                local
8n7xppn5z4j2        ingress             overlay             swarm
369d459f340d        none                null                local

overlay网络驱动程序会创建多个Docker守护主机之间的分布式网络。该网络位于（覆盖）特定于主机的网络之上，允许连接到它的容器（包括群集服务容器）安全地进行通信。Docker透明地处理每个数据包与正确的Docker守护程序主机和正确的目标容器的路由。

自定义overlay 网络

创建用于swarm服务的自定义的overlay网络 命令：

docker network create -d overlay --attachable my-overlay

# 注：overlay 网络创建可以在 Swarm 集群下的任意节点执行，并同步更新到所有节点。

集群中部署了两个服务 nginx、alpine，现在我们进入alpine，去访问nginx。

$ docker exec -it test1.1.oonwl8c5g4u3p17x8anifeubi bash
$ ping nginx
ping: bad address 'nginx'

$ wget 192.168.99.100:8080
Connecting to 192.168.99.100:8080 (192.168.99.100:8080)
index.html           100% |**********************************************************************************************************|   612   0:00:00 ETA

发现集群中的各个服务不能用名称访问的，只能用集群服务发现的路由网络访问，若需要集群中的服务能通过名称进行访问，这就需要用到上面自定义的 overlay 网络。

删除启动的服务，重新创建指定使用自定义网络的服务。

docker service rm nginx alpine
docker service create --name nginx -p 8080:80 --network my-overlay --replicas 3 nginx
docker service create --name alpine --network my-overlay alpine ping www.baidu.com

进入alpine容器中，重新测试下：

$ ping nginx
PING nginx (10.0.0.2): 56 data bytes
64 bytes from 10.0.0.2: seq=0 ttl=64 time=0.120 ms
64 bytes from 10.0.0.2: seq=1 ttl=64 time=0.094 ms
64 bytes from 10.0.0.2: seq=2 ttl=64 time=0.108 ms
$ wget nginx
Connecting to nginx (10.0.0.2:80)
index.html           100% |**********************************************************************************************************|   612   0:00:00 ETA

发现可以通过名称进行集群中的容器间的访问了。

Docker Stack 部署应用

概述

单机模式下，可以使用 Docker Compose 来编排多个服务。Docker Swarm 只能实现对单个服务的简单部署。而Docker Stack 只需对已有的 docker-compose.yml 配置文件稍加改造就可以完成 Docker 集群环境下的多服务编排。

stack是一组共享依赖，可以被编排并具备扩展能力的关联service。

Docker Stack和Docker Compose区别

• Docker stack 会忽略了“构建”指令，无法使用 stack 命令构建新镜像，它是需要镜像是预先已经构建好的。 所以 docker-compose 更适合于开发场景；
• Docker Compose 是一个 Python 项目，在内部，它使用 Docker API 规范来操作容器。所以需要安装 Docker -compose，以便与 Docker 一起在计算机上使用；Docker Stack 功能包含在 Docker 引擎中。你不需要安装额外的包来使用它，docker stacks 只是 swarm mode 的一部分。
• Docker stack 不支持基于第2版写的 docker-compose.yml ，也就是 version 版本至少为3。然而 Docker Compose 对版本为2和 3 的文件仍然可以处理；
• docker stack 把 docker compose 的所有工作都做完了，因此 docker stack 将占主导地位。同时，对于大多数用户来说，切换到使用
• 单机模式（Docker Compose）是一台主机上运行多个容器，每个容器单独提供服务；集群模式（swarm + stack）是多台机器组成一个集群，多个容器一起提供同一个服务；

compose.yml deploy 配置说明

docker-compose.yaml 文件中 deploy 参数下的各种配置主要对应了 swarm 中的运维需求。

docker stack deploy 不支持的参数：

（这些参数，就算yaml中包含，在stack的时候也会被忽略，当然也可以为了 docker-compose up 留着这些配置）

build
cgroup_parent
container_name
devices
tmpfs
external_links
links
network_mode
restart
security_opt
userns_mode

deploy：指定与服务的部署和运行有关的配置。注：只在 swarm 模式和 stack 部署下才会有用。且仅支持 V3.4 及更高版本。

可以选参数：

• endpoint_mode：访问集群服务的方式。3.2版本开始引入的配置。用于指定服务发现，以方便外部的客户端连接到swarm

  • vip：默认的方案。即通过 Docker 集群服务一个对外的虚拟 ip对外暴露服务，所有的请求都会通过这个虚拟 ip 到达集群服务内部的机器，客户端无法察觉有多少个节点提供服务，也不知道实际提供服务的IP和端口。
  • dnsrr：DNS的轮询调度。所有的请求会自动轮询获取到集群 ip 列表中的一个 ip 地址。客户端访问的时候，Docker集群会通过DNS列表返回对应的服务一系列IP地址，客户连接其中的一个。这种方式通常用于使用自己的负载均衡器，或者window和linux的混合应用。

• labels：在服务上设置标签，并非附加在service中的容器上。如果在容器上设置标签，则在deploy之外定义labels。可以用容器上的 labels（跟 deploy 同级的配置） 覆盖 deploy 下的 labels。

• mode：用于指定是以副本模式（默认）启动还是全局模式

  • replicated：副本模式，复制指定服务到集群的机器上。默认。
  • global：全局模式，服务将部署至集群的每个节点。类似于k8s中的DaemonSet，会在每个节点上启动且只启动一个服务。

• replicas：用于指定副本数，只有mode为副本模式的时候生效。

• placement：主要用于指定约束和偏好。这个参数在运维的时候尤为关键

  • constraints(约束)：表示服务可以部署在符合约束条件的节点上，包含了：

    node attribute	matches	example
    node.id	节点id	node.id == 2ivku8v2gvtg4
    node.hostname	节点主机名	node.hostname != node-2
    node.role	节点角色 (manager/worker)	node.role == manager
    node.platform.os	节点操作系统	node.platform.os == windows
    node.platform.arch	节点架构	node.platform.arch == x86_64
    node.labels	用户定义的labels	node.labels.security == high
    engine.labels	Docker 引擎的 labels	engine.labels.operatingsystem == ubuntu-14.04

  • preferences(偏好)：表示服务可以均匀分布在指定的标签下。

  • preferences 只有一个参数，就是spread，其参数值为节点的属性，即约束表中的内容

    例如：node.labels.zone这个标签在集群中有三个值，分别为west、east、north，那么服务中的副本将会等分为三份，分布到带有三个标签的节点上。

  • max_replicas_per_node：3.8版本中开始引入的配置。控制每个节点上最多的副本数。

    注意：当 最大副本数*集群中可部署服务的节点数<副本数，会报错

• resources：用于限制服务的资源，这个参数在运维的时候尤为关键。

  示例：配置 redis 集群运行需要的 cpu 的百分比 和 内存的占用。避免占用资源过高出现异常。

  • limit：用于限制最大的资源使用数量
    • cpus：cpu占比，值的格式为百分比的小数格式
    • memory：内存的大小。示例：512M
  • reservation：为最低的资源占用量。
    • cpus
    • memory

• restart_policy：容器的重启策略

  • condition：重启的条件。可选 none，on-failure 或者 any。默认值：any
  • delay：尝试重启的时间间隔（默认值：5s）。
  • max_attempts：最大尝试重启容器的次数，超出次数，则不再尝试（默认值：一直重试）。
  • window：判断重启是否成功之前的等待时间（一个总的时间，如果超过这个时间还没有成功，则不再重启）。

• rollback_config：更新失败时的回滚服务的策略。3.7版本加入。和升级策略相关参数基本一致。

• update_config：配置应如何更新服务，对于配置滚动更新很有用。

  • parallelism：同时升级[回滚]的容器数
  • delay：升级[回滚]一组容器的时间间隔
  • failure_action：若更新[回滚]失败之后的策略：continue、 pause、rollback(仅在update_config中有) 。默认 pause
  • monitor：容器升级[回滚]之后，检测失败的时间检测 (支持的单位：ns|us|ms|s|m|h)。默认为 5s
  • max_failure_ratio：最大失败率
  • order：升级[回滚]期间的操作顺序。可选：stop-first（串行回滚，先停止旧的）、start-first（并行回滚，先启动新的）。默认 stop-first 。注意：只支持v3.4及更高版本

compose.yml 文件示例

version: "3"		# 版本号，deploy功能是3版本及以上才有的
services:			# 服务，每个服务对应配置相同的一个或者多个docker容器
  redis:			# 服务名，自取
    image: redis:alpine		# 创建该服务所基于的镜像。使用stack部署，只能基于镜像
    ports: 			# 容器内外的端口映射情况
      - "1883:1883"
      - "9001:9001"
    networks:		# 替代了命令行模式的--link选项
      - fiware
    volumes: 		# 容器内外数据传输的对应地址
      - "/srv/mqtt/config:/mqtt/config:ro"
      - "/srv/mqtt/log:/mqtt/log"
      - "/srv/mqtt/data/:/mqtt/data/"
    command: -dbhost stack_mongo # 命令行模式中跟在最后的参数，此条没有固定的格式，建议参照所部署的docker镜像的说明文档来确定是否需要该项、需要写什么
    deploy:
      mode: replicated
      replicas: 6			# replicas模式， 副本数目为1
      endpoint_mode: vip
      labels: 
        description: "This redis service label"
      resources:
        limits:
          cpus: '0.50'
          memory: 50M
        reservations:
          cpus: '0.25'
          memory: 20M
      restart_policy:
        condition: on-failure
        delay: 5s
        max_attempts: 3
        window: 120s
      placement:
        constraints:
          - "node.role==worker"		# 部署位置，只在工作节点部署
          - "engine.labels.operatingsystem==ubuntu 18.04"
        preferences:
          - spread: node.labels.zone
      update_config:
        parallelism: 2
        delay: 10s
        order: stop-first

networks:		 # 定义部署该项目所需要的网络
  fiware:

stack 常用命令

docker stack：编排部署应用

# 部署一个新的stack(堆栈)或更新现有的stack。别名：deploy, up
docker stack deploy [OPTIONS] 自定义STACK名称
# 选项：
-c, --compose-file strings		# Compose文件的路径，或从标准输入中读取的“-”
--prune						# 表示削减不再引用的服务。可以把一些down掉的service进行自动清理。
--orchestrator string		# 指定编排模式 (swarm|kubernetes|all)
--resolve-image	string		# 请求仓库来重新解析镜像的摘要和支持的平台。("always"|"changed"|"never") (默认 "always")
--with-registry-auth		# 发送仓库的授权详情到Swarm代理
--orchestrator				# 使用的容器编排服务

# 通过compose.yml文件指令部署
docker stack deploy -c 文件名.yml 自定义STACK名称

# 列出现有堆栈。别名：ls, list
docker stack ls [OPTIONS]

# 列出堆栈中的任务
docker stack ps [OPTIONS] STACK
# 选项：
--no-trunc		# 输出完整信息

# 删除一个或多个堆栈。别名：rm, remove, down
docker stack rm [OPTIONS] STACK [STACK...]
# 选项
	--orchestrator string   # 指定适配器 (swarm|kubernetes|all)

# 列出堆栈中的服务
docker stack services [OPTIONS] STACK