Docker Swarm介紹及搭建集群

作者：xcbeyond
瘋狂源自夢想，技術成就輝煌！微信公眾號：《程序猿技術大咖》號主，專注后端開發(fā)多年，擁有豐富的研發(fā)經(jīng)驗，樂于技術輸出、分享，現(xiàn)階段從事微服務架構項目的研發(fā)工作，涉及架構設計、技術選型、業(yè)務研發(fā)等工作。對于Java、微服務、數(shù)據(jù)庫、Docker有深入了解，并有大量的調(diào)優(yōu)經(jīng)驗。

1、前言
       相信Docker技術大家都有所了解，單個Docker能發(fā)揮的作用畢竟有限，也不便于管理，所以Docker得組集群來使用才能發(fā)揮強大的技術優(yōu)勢。既然要組集群那就涉及諸如Docker的資源調(diào)度、管理等等一系列問題。目前涉及Docker集群的三個主要的技術無外乎Swarm、Kubernetes、Mesos三種。本文主要來看看Swarm。

2、什么是Swarm
      Swarm這個名稱特別貼切。在Wiki中解釋道：

Swarm behavior是指動物的群集行為。比如我們常見的蜂群，魚群，秋天往南飛的雁群都可以稱作Swarm behavior。
 

  Swarm正是這樣，通過把多個Docker Engine聚集在一起，形成一個大的docker-engine，對外提供容器的集群服務。同時這個集群對外提供Swarm API，用戶可以像使用Docker Engine一樣使用Docker集群。

Swarm 特點：

       對外以Docker API接口呈現(xiàn)，這樣帶來的好處是，如果現(xiàn)有系統(tǒng)使用Docker Engine，則可以平滑將Docker Engine切到Swarm上，無需改動現(xiàn)有系統(tǒng)。

        Swarm對用戶來說，之前使用Docker的經(jīng)驗可以繼承過來。非常容易上手，學習成本和二次開發(fā)成本都比較低。同時Swarm本身專注于Docker集群管理，非常輕量，占用資源也非常少。 *“Batteries included but swappable”，簡單說，就是插件化機制，Swarm中的各個模塊都抽象出了API，可以根據(jù)自己一些特點進行定制實現(xiàn)。

        Swarm自身對Docker命令參數(shù)支持的比較完善，Swarm目前與Docker是同步發(fā)布的。Docker的新功能，都會第一時間在Swarm中體現(xiàn)。

 

       Docker自誕生以來，其容器特性以及鏡像特性給DevOps愛好者帶來了諸多方便。然而在很長的一段時間內(nèi)，Docker只能在單host上運行，其跨host的部署、運行與管理能力頗受外界詬病?？鏷ost能力的薄弱，直接導致Docker容器與host的緊耦合，這種情況下，Docker容器的靈活性很難令人滿意，容器的遷移、分組等都成為很難實現(xiàn)的功能點。

       Swarm是Docker公司在2014年12月初新發(fā)布的容器管理工具。和Swarm一起發(fā)布的Docker管理工具還有Machine以及Compose。

       Swarm是一套較為簡單的工具，用以管理Docker集群，使得Docker集群暴露給用戶時相當于一個虛擬的整體。Swarm使用標準的Docker API接口作為其前端訪問入口，換言之，各種形式的Docker Client(dockerclient in go, docker_py, docker等)均可以直接與Swarm通信，Swarm幾乎全部用Go語言來完成開發(fā)。

3、Swarm相關概念
（1）Swarm

      集群的管理和編排是使用嵌入到 docker 引擎的 SwarmKit，可以在 docker 初始化時啟動 swarm 模式或者加入已存在的 swarm。

（2）Node

        一個節(jié)點(node)是已加入到 swarm 的 Docker 引擎的實例 當部署應用到集群，你將會提交服務定義到管理節(jié)點，接著 Manager管理節(jié)點調(diào)度任務到 worker 節(jié)點，manager 節(jié)點還執(zhí)行維護集群的狀態(tài)的編排和群集管理功能，worker 節(jié)點接收并執(zhí)行來自manager 節(jié)點的任務。通常，manager 節(jié)點也可以是 worker 節(jié)點，worker 節(jié)點會報告當前狀態(tài)給 manager 節(jié)點

（3）服務（Service）

         服務是要在 worker 節(jié)點上要執(zhí)行任務的定義，它在工作者節(jié)點上執(zhí)行，當你創(chuàng)建服務的時，你需要指定容器鏡像






（4）任務（Task）

         任務是在 docekr 容器中執(zhí)行的命令，Manager 節(jié)點根據(jù)指定數(shù)量的任務副本分配任務給 worker 節(jié)點。

docker swarm：集群管理，子命令有 init, join, leave, update。（docker swarm –help 查看幫助）

docker service：服務創(chuàng)建，子命令有 create, inspect, update, remove, tasks。（docker service–help 查看幫助）

docker node：節(jié)點管理，子命令有 accept, promote, demote, inspect, update, tasks, ls, rm。（docker node –help 查看幫助）node 是加入到 swarm 集群中的一個 docker 引擎實體，可以在一臺物理機上運行多個 node，node 分為：

manager nodes，也就是管理節(jié)點

worker nodes，也就是工作節(jié)點

1）manager node 管理節(jié)點：執(zhí)行集群的管理功能，維護集群的狀態(tài)，選舉一個 leader 節(jié)點去執(zhí)行調(diào)度任務。

2）worker node 工作節(jié)點：接收和執(zhí)行任務。參與容器集群負載調(diào)度，僅用于承載 task。

3）service 服務：一個服務是工作節(jié)點上執(zhí)行任務的定義。創(chuàng)建一個服務，指定了容器所使用的鏡像和容器運行的命令。

service 是運行在 worker nodes 上的 task 的描述，service 的描述包括使用哪個 docker 鏡像，以及在使用該鏡像的容器中執(zhí)行什么命令。

4）task 任務：一個任務包含了一個容器及其運行的命令。task 是 service 的執(zhí)行實體，task 啟動 docker 容器并在容器中執(zhí)行任務。

4、Swarm集群
4.1 環(huán)境準備
CentOS 7（3.10.0-327.10.1.el7.x86_64）
Docker 17.05.0-ce
4.2 環(huán)境搭建
節(jié)點規(guī)劃如下：
 

一共4個節(jié)點（1個master、3個slave(worker)）,通過四臺虛擬機搭建。

 

4.2.1 Docker環(huán)境安裝
請參考之前寫的文章CentOS7 下Docker安裝、啟動，這里不再做具體說明。

4.2.2 Docker Swarm集群
（1）在Master節(jié)點上安裝Swarm

初始化swarm

執(zhí)行命令 docker swarm init --advertise-addr 192.168.99.100

[docker@master ~]# docker swarm init --advertise-addr 192.168.99.100
 
Swarm initialized: current node (zeisswb5lm92gj8rsng9pxzxd) is now a manager.
To add a worker to this swarm, run the following command:
docker swarm join --token SWMTKN-1-043bhcd0voztnsui79l1rg0pyu4xq1q5x188jeyvppplt2rvnk-6diwivwlc14aipcji90tms4ua 192.168.99.100:2377
To add a manager to this swarm, run 'docker swarm join-token manager' and follow the instructions.
其中，--advertise-addr參數(shù)表示其它swarm中的worker節(jié)點使用此ip地址與manager聯(lián)系。命令的輸出包含了其它節(jié)點如何加入集群的命令。

上面命令執(zhí)行后，該Master節(jié)點自動加入到swarm集群。這時會創(chuàng)建一個集群token，獲取全球唯一的 token，作為集群唯一標識。后續(xù)將其他節(jié)點加入集群都會用到這個token值。

（2）添加集群節(jié)點

在其他三個slave節(jié)點上分別執(zhí)行以下命令：

[docker@slave1 ~]# docker swarm join --token SWMTKN-1-5vqq9j2bwq5rllsubg49cs16440v2ixkngvf25e5688i86c8qf-eawa9w8wf2m5mu9e6ovmhjuyy 192.168.99.100:2377
 
This node joined a swarm as a worker.
以上就表明節(jié)點添加成功。

如果加入節(jié)點時，出現(xiàn)錯誤"Error response from daemon: rpc error: code = 14 desc = grpc: the connection is unavailable"，則在Master節(jié)點上關閉防火墻后，重新再slave節(jié)點上添加即可。

（3）查看集群節(jié)點

docker node list