Docker Swarm 容器集群（一）

入门篇，简单介绍了基于 Docker Machine 搭建 Swarm 集群的方法。使用 Docker warm 可以让我们更容易的对应用、服务进行编排、管理，并解决很多 Runtime 问题。

本文章基于以下CC协议进行知识共享：署名（BY）-非商业性使用（NC）-禁止演绎（ND）

阅读本文需要有 Linux、Docker、Docker Compose 的基础。

简介

Docker Swarm 和 Docker Compose 一样，都是 Docker 官方容器编排项目，但不同的是，Docker Compose 是一个在单个服务器或主机上创建多个容器的工具，而 Docker Swarm 则是将若干台主机抽象为一个整体，并且通过一个入口统一管理这些主机上的各种 Docker 资源。Swarm 和 Kubernetes 比较类似，但是更加轻，具有的功能也较 Kubernetes 更少一些。

Docker Machine

Docker Machine 是运行在桌面系统（Windows、MacOS）的 Docker Toolbox 中的一个工具，主要的功能是用来快速创建包含 Docker 环境的 Linux 虚拟机。实际上不使用 Docker Machine 也是可以使用 Swarm 集群的，使用 Docker Machine 只是为了模拟真实的服务器环境。

基本环境搭建

Docker Machine 本身并不包含虚拟机环境，它只负责调用相关的虚拟机接口（Microsoft Hyper-V、Virtual Box），自动下载并部署包含 Docker 全家桶环境的系统镜像。因此，在开始前我们需要安装以下虚拟机软件。

MacOS：Virtual Box

Virtual Box 是开源的虚拟机软件。在 MacOS 系统下，Docker Machine 会默认使用该虚拟机软件。

Virtualbox.org 官网下载

Windows：Microsoft Hyper-V

在 Windows 下会默认使用 Hyper-V 但是通过 --driver 参数可以强制指定使用其他虚拟机软件。如果你使用的是 Windows 10 专业版，那么这个虚拟机软件已经集成在该版本的系统中了。

常用命令表

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docker-machine create <虚拟机名称>
# 创建虚拟机

docker-machine ls
# 显示虚拟主机列表

docker-machine ssh <虚拟机名称>
# 使用 SSH 连接到虚拟机

docker-machine ip <虚拟机名称>
# 获取虚拟机IP地址

docker-machine start <虚拟机名称>
# 启动虚拟机

docker-machine stop <虚拟机名称>
# 停止虚拟机

docker-machine kill <虚拟机名称>
# 强制停止虚拟机

docker-machine rm <虚拟机名称>
# 删除虚拟机

创建虚拟主机

为了模拟真实环境，我们创建 3 个节点，其中 1 个是 管理节点 还有 2 个 工作节点 。

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docker-machine create manager
docker-machine create worker1
docker-machine create worker2
# manager、worker1、worker2 为虚拟机名称

挂载目录

为了在 Docker Machine 的虚拟机中部署应用，我们可以通过 docker-machine scp 命令将项目文件传入。或者为了方便我们随时修改，我们可以通过挂载目录的方式，将本地文件的任意修改，及时同步到虚拟机中。

* 由于 mount 命令挂载目录是基于 sshfs 的，因此，需要先安装该工具及其前置依赖，以 MacOS 为例：

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brew install osxfuse
brew install gettext
brew install sshfs

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mkdir manager
mkdir worker1b
mkdir worker2
# 在本地为 3 个虚拟机分别创建目录

docker-machine mount manager:/home/docker ./manager
# 挂载目录 mount 命令的第一个参数指明了虚拟机名称和虚拟机目录，第二个参数指明了本地目录

touch manager/README.md
# 在本地目录新建一个文件
docker-machine ssh manager ls
# 使用 ssh 命令查看工作节点中的文件是否存在

OK，到这里 Docker Machine 的准备工作就已经完成了。

Docker Swarm

Swarm 是一组基于 Docker 的物理主机集群，虽然集群模式相对以往的运行模式不同，但是你仍然可以使用你所熟悉的 Docker API 进行管理。并且多数情况下，你只需要在 管理节点 中进行部署操作，而无需登录到指定的机器中。

创建集群

首先，我们使用 docker-machine ls 命令，查看我们已经创建好的虚拟机，并记下 管理节点 manager 的 IP 地址。

NAME ACTIVE DRIVER STATE URL …
manager - virtualbox Running tcp://192.168.99.100:2376 …
worker1 - virtualbox Running tcp://192.168.99.101:2376 …
worker2 - virtualbox Running tcp://192.168.99.102:2376 … 
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docker-machine ssh manager
# 进入管理节点

docker swarm init --advertise-addr 192.168.99.100
# 初始化 swarm 通过 --advertise-addr 参数确定集群管理节点所绑定的网卡

docker swarm join-token worker
# 使用 join-token 命令生成供工作节点使用的加入集群的 Token 串，并复制下来。

####### Ctrl + D 离开管理节点 #######

docker-machine ssh worker1
# 进入 worker1 工作节点

docker swarm join --token SWMTKN-1-1zcuycf2uqevg5zfg91sorwnyi2itcm99wj1evr8h8mvtt0vtg-blnoyanjibhkmlw6cdubn2dnl 192.168.99.100:2377
# 粘贴刚才在主节点获得的 Token 串

####### Ctrl + D 离开 worker1 节点，并对 worker2 重复上述操作 #######

最后我们回到 管理节点 使用 docker node ls 来查看我们创建的集群。

ID HOSTNAME STATUS AVAILABILITY MANAGER STATUS ENGINE VERSION
mmbh5fpw0mljoiddyzldwekwh * manager Ready Active Leader 18.06.1-ce
w68ntsp3l8vcqns6doma5hqd4 worker1 Ready Active 18.06.1-ce
ilq3qvycdp4739ghtvty02lsf worker2 Ready Active 18.06.1-ce

如果上述步骤中有任何的操作问题，都可以使用 docker swarm leave 命令来离开集群并重建。

部署应用

确定完成以上步骤后（创建虚拟机、创建 Swarm 集群、挂载目录），我们开始部署应用。为了降低学习成本，我们编写一个简单的 Docker Compose 文件。

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# 该文件名为：docker-compose.yml
version: "3"
services:
  service-manager:
    image: alpine:3.8
    command:
      - top

然后将该文件放入我们挂载的目录中，使用 docker-machine ssh manager 命令进入管理节点。（请注意： 针对 Swarm 集群进行的操作，都必须在管理节点中进行）

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docker swarm deploy -c docker-compose.yml swarm-manager
# 使用 docker swarm deploy 命令部署应用
# -c 参数指明了 Docker Compose 的配置文件
# 结尾的参数指明了该 stack 的堆名

最后使用 docker ps -a 命令，就可以看到我们部署的服务容器了。

CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS …
3aa35fe94403 alpine:3.8 “top” 49 seconds ago Up 48 seconds …

使用 docker stack ls 命令可以查看当前集群中部署的所有应用堆

NAME SERVICES ORCHESTRATOR
swarm-manager 1 Swarm

如果你的容器没有运行起来，可以使用 docker stack ps swarm-manager --no-trunc 命令查看具体是因为什么原因而出错的。

将应用部署至特定的主机节点

部署特定主机节点，需要通过 Docker Compose 文件中的 deploy.placement.constraints 配置进行约束，例如我们可以将服务部署至所有 Ubuntu 系统上，或者只在 工作节点 上部署。当然，为了完全确定部署至哪个节点，我们需要给主机节点增加 Labels 标签，并通过标签进行约束。

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docker-machine ssh manager
docker node update --label-add role=manager
# --label-add 参数传入的值是 KV 类型的，= 符号之前的 role 为键名，= 符号之后的 manager 为键值

docker-machine ssh worker1
docker node update --label-add role=worker1

docker-machine ssh worker2
docker node update --label-add role=worker2

然后，我们再为 工作节点 编写 2 个 Docker Compose 配置文件：

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# worker1.yml
version: "3"
services:
  service-worker1:
    image: alpine:3.8
    deploy:
      placement:
        constraints:
          - node.labels.role == worker1
    command:
      - top

  service-worker2:
    image: alpine:3.8
    deploy:
      placement:
        constraints:
          - node.labels.role == worker1
    command:
      - top

最后，在管理节点执行部署命令。

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docker swarm deploy -c worker1.yml swarm-worker1

此时，如果你在 管理节点 使用 docker ps -a 命令会发现 Docker 并没有创建新的容器。因为我们约束了应用的部署位置，之后我们进入 worker1 节点，查看容器列表就可以看到我们部署的应用了。

优雅的编写 Nginx 负载均衡

完成应用部署后，现在我们进入 管理节点，使用 docker ps -a 获得容器 ID，然后使用 docker exec -it 容器ID /bin/sh 进入容器内部。然后执行 ping service-worker1 会发现是可以 ping 通的，实际上当没有特殊配置时，容器会部署在 Swarm 自带的 Ingress 网络环境中（Overlay类型），在该网络环境中的所有容器服务，是可以 跨主机 进行通信的，并且会自动将服务名映射为 Hostname。现在，假设我们有 5 个工作节点，运行了一批服务，需要使用 Nginx 进行负载均衡，要怎么写？

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upstream my-load-balance{
    server service-worker1:80;
    server service-worker2:80;
    server service-worker3:80;
    server service-worker4:80;
    server service-worker5:80;
    ...
}

简直爽爆了有没有，对于负载均衡器来说，我们完全不需要去管服务节点到底部署到了哪个主机上或者环境是怎样的。我们只需要知道服务名即可。

集群内置的负载均衡

类似上方简单策略的负载均衡，Swarm 集群本身也是可以做到的，你可以亲自试一试，将相同服务名的服务，部署在不同的主机上，然后在管理节点使用 ping 命令，其请求会随机转发到 2 台主机节点上。

THE END

关于服务节点的管理、应用堆的管理、集群内容器的管理等文章，请参考我的下一篇文章（暂无）。

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