Docker_Swarm集群系統(tǒng)

一．Docker Swarm 介紹

實(shí)踐中會(huì)發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)環(huán)境中使用單個(gè) Docker 節(jié)點(diǎn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，搭建 Docker 集群勢(shì)在必行。然而，面對(duì) Kubernetes, Mesos 以及 Swarm 等眾多容器集群系統(tǒng)，該如何選擇呢？它們之中，Swarm 是 Docker 原生的，同時(shí)也是最簡(jiǎn)單，最易學(xué)，最節(jié)省資源的，比較適合中小型公司使用。

Swarm 在 Docker 1.12 版本之前屬于一個(gè)獨(dú)立的項(xiàng)目，在 Docker 1.12 版本發(fā)布之后，該項(xiàng)目合并到了 Docker 中，成為 Docker 的一個(gè)子命令。目前，Swarm 是 Docker 社區(qū)提供的唯一一個(gè)原生支持 Docker 集群管理的工具。它可以把多個(gè) Docker 主機(jī)組成的系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為單一的虛擬 Docker 主機(jī)，使得容器可以組成跨主機(jī)的子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。

Docker Swarm 是一個(gè)為 IT 運(yùn)維團(tuán)隊(duì)提供集群和調(diào)度能力的編排工具。用戶可以把集群中所有 Docker Engine 整合進(jìn)一個(gè)「虛擬 Engine」的資源池，通過(guò)執(zhí)行命令與單一的主 Swarm 進(jìn)行溝通，而不必分別和每個(gè) Docker Engine 溝通。在靈活的調(diào)度策略下，IT 團(tuán)隊(duì)可以更好地管理可用的主機(jī)資源，保證應(yīng)用容器的高效運(yùn)行。

Swarm是Docker官方提供的一款集群管理工具，其主要作用是把若干臺(tái)Docker主機(jī)抽象為一個(gè)整體，并且通過(guò)一個(gè)入口統(tǒng)一管理這些Docker主機(jī)上的各種Docker資源。Swarm和Kubernetes比較類(lèi)似，但是更加輕，具有的功能也較kubernetes更少一些。

Swarm的基本架構(gòu)如下圖所示，

二．Docker Swarm 優(yōu)點(diǎn)

任何規(guī)模都有高性能表現(xiàn)

對(duì)于企業(yè)級(jí)的 Docker Engine 集群和容器調(diào)度而言，可拓展性是關(guān)鍵。任何規(guī)模的公司——不論是擁有五個(gè)還是上千個(gè)服務(wù)器——都能在其環(huán)境下有效使用 Swarm。

經(jīng)過(guò)測(cè)試，Swarm 可拓展性的極限是在 1000 個(gè)節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行 50000 個(gè)部署容器，每個(gè)容器的啟動(dòng)時(shí)間為亞秒級(jí)，同時(shí)性能無(wú)減損。

靈活的容器調(diào)度

Swarm 幫助 IT 運(yùn)維團(tuán)隊(duì)在有限條件下將性能表現(xiàn)和資源利用最優(yōu)化。Swarm 的內(nèi)置調(diào)度器（scheduler）支持多種過(guò)濾器，包括：節(jié)點(diǎn)標(biāo)簽，親和性和多種容器部策略如 binpack、spread、random
等等。

服務(wù)的持續(xù)可用性

Docker Swarm 由 Swarm
Manager 提供高可用性，通過(guò)創(chuàng)建多個(gè) Swarm master 節(jié)點(diǎn)和制定主 master 節(jié)點(diǎn)宕機(jī)時(shí)的備選策略。如果一個(gè) master 節(jié)點(diǎn)宕機(jī)，那么一個(gè) slave 節(jié)點(diǎn)就會(huì)被升格為 master 節(jié)點(diǎn)，直到原來(lái)的 master 節(jié)點(diǎn)恢復(fù)正常。

此外，如果某個(gè)節(jié)點(diǎn)無(wú)法加入集群，Swarm 會(huì)繼續(xù)嘗試加入，并提供錯(cuò)誤警報(bào)和日志。在節(jié)點(diǎn)出錯(cuò)時(shí)，Swarm 現(xiàn)在可以嘗試把容器重新調(diào)度到正常的節(jié)點(diǎn)上去。

和 Docker API 及整合支持的兼容性

Swarm 對(duì) Docker API 完全支持，這意味著它能為使用不同 Docker 工具（如 Docker CLI，Compose，Trusted Registry，Hub 和 UCP）的用戶提供無(wú)縫銜接的使用體驗(yàn)。

Docker Swarm 為 Docker 化應(yīng)用的核心功能（諸如多主機(jī)網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)卷管理）提供原生支持。開(kāi)發(fā)的 Compose 文件能（通過(guò) docker-compose up ）輕易地部署到測(cè)試服務(wù)器或 Swarm 集群上。Docker Swarm 還可以從 Docker Trusted Registry 或 Hub 里 pull 并 run 鏡像。

綜上所述，Docker Swarm 提供了一套高可用
Docker 集群管理的解決方案，完全支持標(biāo)準(zhǔn)的 Docker API，方便管理調(diào)度集群 Docker 容器，合理充分利用集群主機(jī)資源。

三．swarm的路由網(wǎng)絡(luò)

對(duì)于驗(yàn)證過(guò)程，可以看到3個(gè)web的task分別運(yùn)行在node1、2、3上，但為什么能夠在node-1節(jié)點(diǎn)上通過(guò)localhost來(lái)訪問(wèn)web服務(wù)，并且得到從node-2上的容器返回的結(jié)果呢？這一切都?xì)w功于swarm routing mesh，它的工作原理如下圖：

四．Swarm功能模塊

這個(gè)圖作為一個(gè)整體實(shí)際上都處于一個(gè)所謂的集群中，可能對(duì)應(yīng)了一到多臺(tái)的實(shí)際服務(wù)器。每臺(tái)服務(wù)器上都裝有Docker并且開(kāi)啟了基于HTTP的DockerAPI。這個(gè)集群中有一個(gè)SwarmManager的管理者，用來(lái)管理集群中的容器資源。管理者的管理對(duì)象不是服務(wù)器層面而是集群層面的，也就是說(shuō)通過(guò)Manager，只能籠統(tǒng)地向集群發(fā)出指令而不能具體到某臺(tái)具體的服務(wù)器上要干什么（這也是Swarm的根本所在）。至于具體的管理實(shí)現(xiàn)方式，Manager向外暴露了一個(gè)HTTP接口，外部用戶通過(guò)這個(gè)HTTP接口來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)集群的管理。對(duì)于稍微大一點(diǎn)的集群，最好是拿出一臺(tái)實(shí)際的服務(wù)器作為專(zhuān)門(mén)的管理者，作為學(xué)習(xí)而言，也可以把管理者和被管理者放在一臺(tái)服務(wù)器上。

docker swarm是docker官方提供的一套容器編排系統(tǒng)。它的架構(gòu)如下：

1. swarm節(jié)點(diǎn)

swarm是一系列節(jié)點(diǎn)的集合，而節(jié)點(diǎn)可以是一臺(tái)裸機(jī)或者一臺(tái)虛擬機(jī)。一個(gè)節(jié)點(diǎn)能扮演一個(gè)或者兩個(gè)角色，manager或者worker。

1.1 manager節(jié)點(diǎn)

Docker Swarm集群需要至少一個(gè)manager節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)之間使用Raft consensus protocol進(jìn)行協(xié)同工作。

通常，第一個(gè)啟用docker swarm的節(jié)點(diǎn)將成為leader，后來(lái)加入的都是follower。當(dāng)前的leader如果掛掉，剩余的節(jié)點(diǎn)將重新選舉出一個(gè)新的leader。

每一個(gè)manager都有一個(gè)完整的當(dāng)前集群狀態(tài)的副本，可以保證manager的高可用。

1.2 worker節(jié)點(diǎn)

worker節(jié)點(diǎn)是運(yùn)行實(shí)際應(yīng)用服務(wù)的容器所在的地方。理論上，一個(gè)manager節(jié)點(diǎn)也能同時(shí)成為worker節(jié)點(diǎn)，但在生產(chǎn)環(huán)境中，不建議這樣做。

worker節(jié)點(diǎn)之間，通過(guò)control plane進(jìn)行通信，這種通信使用gossip協(xié)議，并且是異步的。

2. stacks,
   services, and tasks

集群中經(jīng)常談到的stacks, services, tasks，他們之間的關(guān)系。

下面簡(jiǎn)單解釋一下這三者的含義：

2.1 services

swarm service是一個(gè)抽象的概念，它只是一個(gè)對(duì)運(yùn)行在swarm集群上的應(yīng)用服務(wù)，所期望狀態(tài)的描述。它就像一個(gè)描述了下面物品的清單列表一樣：

·
服務(wù)名稱(chēng)

·
使用哪個(gè)鏡像來(lái)創(chuàng)建容器

·
要運(yùn)行多少個(gè)副本

·
服務(wù)的容器要連接到哪個(gè)網(wǎng)絡(luò)上

·
應(yīng)該映射哪些端口

2.2 task

在Docker Swarm中，task是一個(gè)部署的最小單元，task與容器是一對(duì)一的關(guān)系。

2.3 stack

stack是描述一系列相關(guān)services的集合。通過(guò)在一個(gè)YAML文件中來(lái)定義一個(gè)stack。

五. 多主機(jī)網(wǎng)絡(luò)

在前面的章節(jié)中，學(xué)習(xí)過(guò)單主機(jī)網(wǎng)絡(luò)，那個(gè)時(shí)候所有的容器都運(yùn)行在一個(gè)docker host上，他們之間的通信一般使用本地的bridge網(wǎng)絡(luò)即可。

在Swarm集群中，使用前面也簡(jiǎn)單提到過(guò)的overlay
network driver來(lái)讓位于不同主機(jī)間的容器進(jìn)行通信。網(wǎng)絡(luò)模式如下圖：

當(dāng)然你也可以使用第三方提供的其他網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)，但對(duì)于swarm，還是推薦它自己的overlay network。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Docker_Swarm集群系统的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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