Docker Swarm 集群初探

前言

相信 Docker 技术大家都有所了解，单个 Docker 能发挥的作用毕竟有限，也不便于管理，所以 Docker 得组集群来使用才能发挥强大的技术优势。既然要组集群那就涉及诸如 Docker 的资源调度、管理等等一系列问题。目前涉及 Docker 集群的三个主要的技术无外乎 Swarm、Kubernetes、Mesos 三种。从本文开始作者将会一一实践这几种主要的 Docker 集群技术，话不多说，现在开始。

注意：作者的 kubernetes 相关实践在此

环境准备

Mac OS X 10.13.2
Docker 17.09.1-ce-mac42 (21090)
virtualbox （虚拟集群中节点时需要）
boot2docker v1.8.0 （在虚拟节点中起 docker 环境时需要）

环境搭建

节点规划如下：

我们需要 4 个节点（ 1 个 master + 3 个 slave ），由于没有真实地 4 台物理机，所以下文中是靠docker-machine、virtualbox以及boot2docker来虚拟出 4 个独立 IP 地址的带 docker 环境的节点，大家注意！

环境安装：

Docker 环境安装：

Tips：以前 Mac 上一般是使用boot2docker这个专门为 OS X 上运行 Docker 而开发的一个轻量级的虚拟主机管理工具来安装 docker，现在boot2docker这种安装方式官方已经 deprecated 了（当然下文中还是需要boot2docker.iso的镜像来帮助我们在虚拟的节点上起 docker 环境），可以直接下载 docker 的 dmg 安装包双击进行安装即可

我们选择 docker CE 版安装即可，下载链接如下： https://store.docker.com/search?type=edition&offering=community

注意：选择官方 docker dmg 包安装完成以后，docker-machine已经天然地集成于其中了，该工具在下文中创建虚拟节点时需要，它是一个可以在虚拟主机节点上安装 docker engine 的工具

virtualbox 安装

由于我们搭建集群需要具备多个不同 IP 地址的节点，然而我们手上仅一台电脑，所以需要借助 virtualbox 来虚拟出多个不同 IP 地址的节点供我们使用需要

去官方下载 virtualbox 的 dmg 安装包，双击安装即可： https://www.virtualbox.org/

boot2docker 安装 Boot2Docker 是一个专为 Docker 而设计的轻量级 Linux 发型包，解决 Windows 或者 OS X 用户不能安装 Docker 的问题。Boot2Docker 完全运行于内存中，体积小，启动快。Boot2Docker 需要运行在 VirtualBox 中。

我使用的是 brew 这个 mac 上的包管理器安装的，非常方便，只需一行命令： brew install boot2docker

除此之外我们还需要下载 boot2docker.iso 镜像在后文中进行使用： https://github.com/boot2docker/boot2docker/releases/tag/v17.07.0-ce 我们先把boot2docker.iso下好后面备用

Docker Swarm 集群实验

先创建 4 个虚拟节点（ 1 个 master + 3 个 slave ）

首先要将之前下载的boot2docker.iso放到/Users/你的用户名 /.docker/machine/cache/目录下，然后执行如下命令：

docker-machine create --virtualbox-boot2docker-url ~/.docker/machine/cache/boot2docker.iso master
docker-machine create --virtualbox-boot2docker-url ~/.docker/machine/cache/boot2docker.iso slave1
docker-machine create --virtualbox-boot2docker-url ~/.docker/machine/cache/boot2docker.iso slave2
docker-machine create --virtualbox-boot2docker-url ~/.docker/machine/cache/boot2docker.iso slave3

注意：上面若不指定 boot2docker 的路径：--virtualbox-boot2docker-url ~/.docker/machine/cache/boot2docker.iso，直接执行docker-machine create master创建节点时，可能会报No default Boot2Docker ISO found locally, downloading the latest release...这种错误！所以最好自己指定 boot2docker.iso 镜像路径

docker-machine 命令创建虚拟机过程细节如下：

创建完 4 个节点以后，可以用docker-machine ls命令查看一下各个节点的情况，可以看到自动为其分配了独立的 IP 地址：

ssh 接入虚拟节点

开启 4 个独立的 terminal 终端，分别执行：

docker-machine ssh master
docker-machine ssh slave1
docker-machine ssh slave2
docker-machine ssh slave3

执行后的效果如下图：

接下来在 master 上初始化一个 docker swarm 集群

执行命令：

docker swarm init --advertise-addr 192.168.99.100

效果如下：

上述命令执行成功后，提示中会告知用户在 slave 节点上执行命令 docker swarm join --token SWMTKN-1-1uzft9zcrd5cl7eva4gr4ptgrs1gc252483ey19xfphcuxc8ta-evsmmj7b7kleh7yoezjutzuu2 192.168.99.100:2377 可以加入到该集群中，把命令都告诉你了，你说智不只能！

将 3 个 slave 节点加入集群

分别去三个 slave 上，输入上面提示中的命令：

docker swarm join --token SWMTKN-1-1uzft9zcrd5cl7eva4gr4ptgrs1gc252483ey19xfphcuxc8ta-evsmmj7b7kleh7yoezjutzuu2 192.168.99.100:2377

执行效果如下：

注意：如果忘了 docker swarm join 命令中的 token 命令的话，可以使用命令docker swarm join-token worker来 get 之

好，到此为止应该说 docker swarm 集群的搭建工作已经完成了，那下面在这个集群上做点实际的任务吧！

开始在 master 节点上创建服务

我们计划在该 docker 集群上部署高可用的 nginx 容器任务来作为演示：在 master 节点上执行如下命令来创建名为 mynginx 的 service，让其有 2 份 nginx 容器副本分配到集群中去，起在 8080 端口： docker service create --replicas 2 -d -p 8080:80 --name mynginx registry.docker-cn.com/library/nginx 然后使用如下两条命令查看效果：

docker service ls
docker service ps mynginx

执行效果如下：

此处有两点需要注意：

我们使用了registry.docker-cn.com/library/nginx作为加速镜像，不然可能在 slave 上 pull 镜像的时候 timeout
注意此处创建了 service 之后并不是 nginx 容器立马都在 slave 上起起来了，是需要等一段时间的（如，我等了近 8 分钟），因为在 slave 上还要去 pull nginx 镜像，再启动 nginx 容器等，没有那么快

等待若干分钟以后，我们再看效果，发现此时任务顺利地分发到 slave1 和 slave2 上了：

分别用浏览器访问： http://192.168.99.101:8080 和 http://192.168.99.102:8080，会得到如下结果：

成功访问到了 slave 节点中起起来的 nginx 服务！

此时分别去 slave1 和 slave2 上查看容器运行情况，结果如下：

进一步实验：扩容 service 中的任务

我们想将 nginx 容器平滑地扩容到 3 份，在 master 上执行：

docker service scale mynginx=3

然后在 master 上查看 service，发现新增的一个容器任务分配到 slave3 上了，当然此时 slave3 上正在 preparing：

等若干分钟后在 master 上再次查看 service，发现 slave3 上的 nginx 容器任务成功启动了：

去 slave3 节点上 docker ps 看一下，发现容器确实启动了：

####进一步实验：集群中 service 高可用目前有 3 个运行的 nginx 容器保证服务的可用性，如果其中一个容器意外关闭将会是什么情况？接下来就来模拟

我们关闭 slave1 上此时正在运行着的 nginx 容器，看服务有什么变化：

此时去 master 节点上查看信息发现，被关掉的 nginx 被分配到 master 上重启了：

此时我又关闭 master 节点上启动的 nginx 容器，发现刚关闭不久后，nginx 容器又重新在 master 上恢复了：

接下来我们来将 slave3 宕机（宕机和前文的关闭 nginx 容器不同，此处模仿的是物理宕机），我们在控制台中使用 docker-machine stop 来模拟宕机动作：

此时去 master 上查看 service 信息发现 slave3 宕机以后，nginx 任务又重启与 slave1 上来保持高可用：

最后来把狠的，我们将 slave1，slave2，slave3 全部从集群中断开：

结果去 master 上查看 service 信息，发现 3 个容器副本全部迁移到 master 之上了：

此时在 master 上执行docker ps查看容器信息如下：运行着 3 个 nginx 容器：

总而言之，无论怎么操作集群都能保持制定数量的容器副本来实现高可用！

[干货] 总结一下上文中的常用命令

创建虚拟主机节点

docker-machine create 虚拟主机名

查看虚拟机节点信息

docker-machine ls

停止虚拟主机节点

docker-machine stop 虚拟主机名

删除虚拟主机节点

docker-machine rm 虚拟主机名

初始化 docker swarm 集群

docker swarm init --advertise-addr master 的 IP 地址

slave 节点加入集群

docker swarm join --token [token] [master 的 IP]:[master 的端口]

slave 节点主动离开集群

docker swarm leave

在 master 上获取加入集群的 token

docker swarm join-token worker

master 上创建 service 举例：

docker service create --replicas 2 -d -p 8080:80 --name 服务名 镜像名

master 上查看 service 信息

docker service ls
docker service ps 你所创建的服务的 ID

在 master 上删除 service

docker service rm 服务名

在 master 上进行服务扩容

docker service scale 你的 service name=你要的副本数目

参考文献

后记

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