从零开始学习docker（十九）Swarm mode 集群服务间通信--RoutingMesh
擼了今年阿里、頭條和美團的面試，我有一個重要發現.......>>>
在上一節中，我們介紹了通過service create部署了wordpress和mysql，我們發現了幾個問題：
不同節點之間如何通信？
通過service創建，將mysql和wordpress部署到cluster中，然后這兩個service位于不同的節點上，這兩個節點之間是可以相互通信的，并且可以通過service name進行通信，這里面就涉及到一個DNS服務發現的問題。
我們在之前將docker-compose時講過，我們通過docker-compose部署一個application，這個application中的service 如果是連在了同一個網絡上，那么他們之間是可以通過service name相互訪問的。這個底層是通過DNS服務去實現的。這是docker-compose在單機的情況下。
今天我們在swarm cluster中我們的service是位于不同的節點上面，他們之間也可以通過service name進行通信的，所以說這也是DNS的功勞在里面。對于swarm來講，我們有內置的DNS服務發現功能，通過swarm創建一個service時，如果是連到了一個overlay上，就可以為所有連到這個overlay上的service增加一條DNS記錄，然后通過DNS記錄就可以得到IP地址，然后就可以訪問服務了。如下圖所示：
其中DNS的name用service name來表示，而對應的記錄IP并不是service所在容器的IP，而是一個虛擬IP（Virtual IP）。
為什么會這樣？我們想一想，如果我們的service有一個橫向的擴展（scale），那么service就不一定會在哪個節點上面，有一種情況是：某個節點的service down掉了，我們在其他節點上重新啟動一個service，這時他的IP地址發生了變化；還有一種情況：有多個service，因此會對應多個IP地址。如果我們在DNS中通過實際的容器地址去表示IP地址，那么這會產生不穩定的現象，因為IP地址有可能發生變化。這時我們如果通過虛擬IP來解決這個問題。我們通過service來分配一個虛擬IP，而這個虛擬IP是不會變化的，也就是說一旦我們的service創建之后，IP就不會發生變化。但是這個虛擬IP地址背后，它所指的是實際IP（也就是容器IP），這時通過LVS實現的。
下面我們通過實驗來具體演示一下。
準備環境
創建一個overlay類型的網絡，名稱叫my-demo
iie4bu@hostdocker:~$ docker network create -d overlay my-demo cojus8blvkdozz8ykefozf7ml創建一個service：這個service使用一個whoami的image，這個image會提供一個web服務的，如果我們訪問他的8000端口的話，它會返回容器的hostname。
iie4bu@hostdocker:~$ docker service ls ID NAME MODE REPLICAS IMAGE PORTS 9i6wz6cg4koc whoami replicated 1/1 jwilder/whoami:latest *:8000->8000/tcp查看whoami 運行在哪個節點：
iie4bu@swarm-manager:~$ docker service ps whoami ID NAME IMAGE NODE DESIRED STATE CURRENT STATE ERROR PORTS 6hhuf528spdw whoami.1 jwilder/whoami:latest swarm-manager Running Running 23 minutes ago可以看到運行在swarm-manager節點上，可以通過docker container ls 看到這個容器：
iie4bu@swarm-manager:~$ docker container ls CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES cc9f97cc5056 jwilder/whoami:latest "/app/http" 23 minutes ago Up 23 minutes 8000/tcp whoami.1.6hhuf528spdw9j9pla7l3tv3t監聽了本地的8000端口，
iie4bu@swarm-manager:~$ curl 127.0.0.1:8000 I'm cc9f97cc5056返回了hostname。
然后我們再創建一個service，也連到這個my-demo上面，這個service是busyboxservice。
iie4bu@swarm-manager:~$ docker service create --name client -d --network my-demo busybox sh -c "while true; do sleep 3600; done" jsj6euq2qlwljg421bet1d8cr然后查看service：
iie4bu@swarm-manager:~$ docker service ls ID NAME MODE REPLICAS IMAGE PORTS jsj6euq2qlwl client replicated 1/1 busybox:latest 9i6wz6cg4koc whoami replicated 1/1 jwilder/whoami:latest *:8000->8000/tcp當client的REPLICAS變為1/1之后，說明已經啟動成功。
查看client位于哪個節點：
iie4bu@swarm-manager:~$ docker service ps client ID NAME IMAGE NODE DESIRED STATE CURRENT STATE ERROR PORTS czotxqi6bi5k client.1 busybox:latest swarm-worker2 Running Running about a minute ago可以看到是位于swarm-worker2節點上。
進入到swarm-worker2節點中，查看client的容器：
iie4bu@swarm-worker2:~$ docker container ls CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES f84e7570ee1c busybox:latest "sh -c 'while true; …" 4 minutes ago Up 4 minutes client.1.czotxqi6bi5k8uwkgzxcrwp1r實驗
進入swarm-worker2的client容器中，然后去ping whoami
iie4bu@swarm-worker2:~$ docker exec -it f84e sh / # ping whoami PING whoami (10.0.2.5): 56 data bytes 64 bytes from 10.0.2.5: seq=0 ttl=64 time=0.085 ms 64 bytes from 10.0.2.5: seq=1 ttl=64 time=0.078 ms 64 bytes from 10.0.2.5: seq=2 ttl=64 time=0.077 ms ^C --- whoami ping statistics --- 3 packets transmitted, 3 packets received, 0% packet loss round-trip min/avg/max = 0.077/0.080/0.085 ms發現是可以ping通whoami的，并且是ping的10.0.2.5這個IP地址。而我們是在swarm-worker2節點中，去ping swarm-manager節點。說明是可以通過name訪問到service，但是這個ip 10.0.2.5地址并不是whoami容器的ip地址。
思考：我們將whoami服務scale變成多個，那么在ping whoami的時候地址會不會變呢？
擴展whoami：
iie4bu@swarm-manager:~$ docker service scale whoami=2 whoami scaled to 2 overall progress: 2 out of 2 tasks 1/2: running [==================================================>] 2/2: running [==================================================>] verify: Service converged然后我們查看whoami這個服務：
iie4bu@swarm-manager:~$ docker service ps whoami ID NAME IMAGE NODE DESIRED STATE CURRENT STATE ERROR PORTS 6hhuf528spdw whoami.1 jwilder/whoami:latest swarm-manager Running Running about an hour ago bw90ld3onwya whoami.2 jwilder/whoami:latest swarm-worker1 Running Running 42 seconds ago可以看到，service被分別部署到了swarm-manager和swarm-worker1上。?
在swarm-worker1上查看：
iie4bu@swarm-worker1:~$ docker container ls CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES 5559895ccaea jwilder/whoami:latest "/app/http" 2 minutes ago Up 2 minutes 8000/tcp whoami.2.bw90ld3onwyabn3vv9rfoj9qf發現確實，在swarm-worker1中有了一個whoami容器。
然后我們在client中再去ping一下whoami
/ # ping whoami PING whoami (10.0.2.5): 56 data bytes 64 bytes from 10.0.2.5: seq=0 ttl=64 time=0.083 ms 64 bytes from 10.0.2.5: seq=1 ttl=64 time=0.073 ms 64 bytes from 10.0.2.5: seq=2 ttl=64 time=0.072 ms 64 bytes from 10.0.2.5: seq=3 ttl=64 time=0.072 ms 64 bytes from 10.0.2.5: seq=4 ttl=64 time=0.072 ms 64 bytes from 10.0.2.5: seq=5 ttl=64 time=0.072 ms可以看到：我們在ping whoami 的時候可以ping通，而且地址還是10.0.2.5 是不是很奇怪？我們現在有兩個whoami，它ping的一個地址到底是誰的呢？
其實ip地址10.0.2.5并不是我們任何一個whoami service容器的地址，而是一個VIP（虛擬IP）。如何證明？
使用nslookup命令可以證明。這個命令就是用來查詢DNS的。可以去DNS服務器上查詢一個DNS name。
?例如通過nslookup查詢百度的IP地址：
iie4bu@swarm-manager:~$ nslookup www.baidu.com Server: 8.8.8.8 Address: 8.8.8.8#53Non-authoritative answer: www.baidu.com canonical name = www.a.shifen.com. www.a.shifen.com canonical name = www.wshifen.com. Name: www.wshifen.com Address: 103.235.46.39然后我們在client容器中運行nslookup。
/ # nslookup whoami Server: 127.0.0.11 Address: 127.0.0.11:53Non-authoritative answer:*** Can't find whoami: No answer/ #127.0.0.11為DNS服務器的地址，這個DNS服務器是有cluster維護的，而我們現在并沒有返回正確結果，原因是新版busybox鏡像的問題，使用舊版本即可，如1.28.3版。
刪除busybox服務后，重新運行：
再次進入到容器中：
iie4bu@swarm-worker2:~$ docker container ls CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES 633ddfc082b9 busybox:1.28.3 "sh -c 'while true; …" 53 seconds ago Up 52 seconds client.1.3iv3gworpyr5vdo0h9eortlw0 iie4bu@swarm-worker2:~$ docker exec -it 633 sh / #然后執行nslookup：
iie4bu@swarm-worker2:~$ docker exec -it 633 sh / # nslookup whoami Server: 127.0.0.11 Address 1: 127.0.0.11Name: whoami Address 1: 10.0.2.5返回了whoami的IP地址是10.0.2.5，但是這個地址既不是swarm-manager上的ip又不是swarm-worker1上面的ip。
看一下swarm-manager上面的whoami 的 ip：
iie4bu@swarm-manager:~$ docker container ls CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES cc9f97cc5056 jwilder/whoami:latest "/app/http" About an hour ago Up About an hour 8000/tcp whoami.1.6hhuf528spdw9j9pla7l3tv3t iie4bu@swarm-manager:~$ docker exec -it cc9f97cc5056 sh /app # ip a 1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN qlen 1link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00inet 127.0.0.1/8 scope host lovalid_lft forever preferred_lft foreverinet 10.255.0.168/32 brd 10.255.0.168 scope global lovalid_lft forever preferred_lft foreverinet 10.0.2.5/32 brd 10.0.2.5 scope global lovalid_lft forever preferred_lft forever 18: eth0@if19: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP,M-DOWN> mtu 1450 qdisc noqueue state UP link/ether 02:42:0a:ff:00:05 brd ff:ff:ff:ff:ff:ffinet 10.255.0.5/16 brd 10.255.255.255 scope global eth0valid_lft forever preferred_lft forever 20: eth1@if21: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP,M-DOWN> mtu 1500 qdisc noqueue state UP link/ether 02:42:ac:12:00:03 brd ff:ff:ff:ff:ff:ffinet 172.18.0.3/16 brd 172.18.255.255 scope global eth1valid_lft forever preferred_lft forever 23: eth2@if24: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP,M-DOWN> mtu 1450 qdisc noqueue state UP link/ether 02:42:0a:00:02:07 brd ff:ff:ff:ff:ff:ffinet 10.0.2.7/24 brd 10.0.2.255 scope global eth2valid_lft forever preferred_lft forever /app #在swarm-worker2上面查看一下whoami的ip：
iie4bu@swarm-worker1:~$ docker exec -it 5559895ccaea sh /app # ip a 1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN qlen 1link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00inet 127.0.0.1/8 scope host lovalid_lft forever preferred_lft forever 20: eth0@if21: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP,M-DOWN> mtu 1450 qdisc noqueue state UP link/ether 02:42:0a:ff:00:06 brd ff:ff:ff:ff:ff:ffinet 10.255.0.6/16 brd 10.255.255.255 scope global eth0valid_lft forever preferred_lft forever 22: eth2@if23: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP,M-DOWN> mtu 1500 qdisc noqueue state UP link/ether 02:42:ac:13:00:03 brd ff:ff:ff:ff:ff:ffinet 172.19.0.3/16 brd 172.19.255.255 scope global eth2valid_lft forever preferred_lft forever 24: eth1@if25: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP,M-DOWN> mtu 1450 qdisc noqueue state UP link/ether 02:42:0a:00:02:0a brd ff:ff:ff:ff:ff:ffinet 10.0.2.10/24 brd 10.0.2.255 scope global eth1valid_lft forever preferred_lft forever /app #發現都沒有10.0.2.5IP地址。
然后在client中使用命令nslookup tasks.whoami
/ # nslookup tasks.whoami Server: 127.0.0.11 Address 1: 127.0.0.11Name: tasks.whoami Address 1: 10.0.2.10 whoami.2.bw90ld3onwyabn3vv9rfoj9qf.my-demo Address 2: 10.0.2.7 whoami.1.6hhuf528spdw9j9pla7l3tv3t.my-demo / #我們看到tasks.whoami一共有兩個地址，一個是10.0.2.7，一個是10.0.2.10，跟我們上面的container中查看的一致。這才是真正的ip地址。所以通過tasks.whoami可以查看到真正的容器地址。
如果我們把whoami橫向擴展成3個，會怎么樣？
在swarm-manager中設置scale whoami=3
iie4bu@swarm-manager:~$ docker service scale whoami=3 whoami scaled to 3 overall progress: 3 out of 3 tasks 1/3: running [==================================================>] 2/3: running [==================================================>] 3/3: running [==================================================>] verify: Service converged iie4bu@swarm-manager:~$ docker service ps whoami ID NAME IMAGE NODE DESIRED STATE CURRENT STATE ERROR PORTS 6hhuf528spdw whoami.1 jwilder/whoami:latest swarm-manager Running Running 2 hours ago bw90ld3onwya whoami.2 jwilder/whoami:latest swarm-worker1 Running Running about an hour ago 9idgk9jbrlcm whoami.3 jwilder/whoami:latest swarm-worker2 Running Running 49 seconds ago現在whoami位于三個容器，分別位于swarm-manager、swarm-worker1、swam-worker2。
這時返回到client，在執行nslookup tasks.whoami
/ # nslookup tasks.whoami Server: 127.0.0.11 Address 1: 127.0.0.11Name: tasks.whoami Address 1: 10.0.2.10 whoami.2.bw90ld3onwyabn3vv9rfoj9qf.my-demo Address 2: 10.0.2.13 whoami.3.9idgk9jbrlcm3ufvkmbmvv2t8.my-demo Address 3: 10.0.2.7 whoami.1.6hhuf528spdw9j9pla7l3tv3t.my-demo可以看到又多了一條記錄。
新增的10.0.2.13就是新增的service的地址，可以驗證一下，在swarm-worker:
iie4bu@swarm-worker2:~$ docker exec -it f47e05019fd9 sh /app # ip a 1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN qlen 1link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00inet 127.0.0.1/8 scope host lovalid_lft forever preferred_lft foreverinet 10.255.0.168/32 brd 10.255.0.168 scope global lovalid_lft forever preferred_lft foreverinet 10.0.2.5/32 brd 10.0.2.5 scope global lovalid_lft forever preferred_lft forever 24: eth2@if25: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP,M-DOWN> mtu 1450 qdisc noqueue state UP link/ether 02:42:0a:00:02:0d brd ff:ff:ff:ff:ff:ffinet 10.0.2.13/24 brd 10.0.2.255 scope global eth2valid_lft forever preferred_lft forever 26: eth1@if27: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP,M-DOWN> mtu 1500 qdisc noqueue state UP link/ether 02:42:ac:12:00:04 brd ff:ff:ff:ff:ff:ffinet 172.18.0.4/16 brd 172.18.255.255 scope global eth1valid_lft forever preferred_lft forever 28: eth0@if29: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP,M-DOWN> mtu 1450 qdisc noqueue state UP link/ether 02:42:0a:ff:00:07 brd ff:ff:ff:ff:ff:ffinet 10.255.0.7/16 brd 10.255.255.255 scope global eth0valid_lft forever preferred_lft forever可以看到10.0.2.13。
實際上任何一個連到my-demo網絡上的容器執行nslookup都會的到這個結果。
總結：
? ? 在client中ping whoami，返回的ip是10.0.2.5
? ? 而使用命令nslookup tasks.whoami 返回的ip并沒有10.0.2.5。
?ip：10.0.2.5就是虛擬ip。
這個虛擬IP是不會變的。因為service的數量會有變化的。而虛擬的ip與實際的container ip有一個map關系。通過這個map關系去找到了這個虛擬ip
訪問whoami這個service具體情況?
因為我們的busybox沒有裝curl，所以我們用wget模擬請求。
在client container中訪問whoami:8000
/ # wget whoami:8000 Connecting to whoami:8000 (10.0.2.5:8000) index.html 100% |*******************************| 17 0:00:00 ETA / # more index.html I'm f47e05019fd9 / #可以正常訪問到。其中f47e05019fd9是container的id。
將index.html刪掉，然后在訪問一遍whoami：
/ # wget whoami:8000 Connecting to whoami:8000 (10.0.2.5:8000) index.html 100% |*******************************| 17 0:00:00 ETA / # more index.html I'm cc9f97cc5056 / #發現container的id變為cc9f97cc5056。
可以說每次訪問whoami：8000返回內容都是不一樣的，也就是說我們做了一個負載均衡。也就是說10.0.2.5背后其實是?10.0.2.10、10.0.2.13和10.0.2.7這三個web服務器。每次訪問10.0.2.5,都會做一個負載均衡。第一次是?10.0.2.10給的響應，第二次是10.0.2.13依次循環。
這些負載均衡、VIP都是通過LVS幫我們實現的。
簡單總結一下：
我們這節講的其實就是Routing Mesh。這一節講的是Internal 網絡。
Internal網絡：我們在swarm中連接到同一個overlay網絡中的容器是通過service name通信的，然后這個service name對應的ip地址并不是容器的具體ip地址，而是一個虛擬ip，而且如果容器做了scale，那么通過VIP去訪問服務的時候Internal會幫我們做負載均衡。
Ingress網絡：如果service有綁定端口，比如說我們本節的whoami綁定的8000端口，上一節的wordpress綁定的80端口，雖然這個service在cluster中的部分節點中運行，但是可以在swarm的任何節點通過對應的端口訪問到服務，這就是Ingress Routing Mesh。
下一節詳細介紹Ingress網絡。
?
總結
以上是生活随笔為你收集整理的从零开始学习docker（十九）Swarm mode 集群服务间通信--RoutingMesh的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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