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看 Docker Swarm 如何做集群

摘要：本文属于原创，欢迎转载，转载请保留出处：https://github.com/jasonGeng88/blog

本文所有服务均采用docker容器化方式部署

当前环境

  1. Mac OS 10.11.x
  2. Docker >= 1.12

目录

  • 基本概念
  • 安装
  • 使用场景
  • 分配策略
  • 高可用
  • 总结

基本概念

技术说明

  • Docker Engine：作为 Docker 镜像构建与容器化启动的工作引擎；
  • Docker Machine：安装与管理 Docker Engine 的工具；
  • Docker Swarm：是 Docker 自1.12后自带的集群技术，将多个独立的 Docker Engine 利用 Swarm 技术进行集群化管理；

原理

简单来讲，Docker 集群的实现是通过 Docker Machine 在多主机或虚拟机上创建多个 Docker Engine，在利用 Docker Swarm 以某个 Engine 作为集群的初始管理节点，其他 Engine 以管理或工作节点的方式加入，形成完成的集群环境。

安装（本次演示在单台 Mac 上进行）

创建 Docker Engine

使用 docker-machine 命令创建 docker 工作引擎。

参数说明：

-d：设置 Docker Engine 驱动（Mac 下默认是 virtualbox）

--virtualbox-boot2docker-url：设置驱动地址（如果默认驱动下载很慢，可以更改国内的下载路径）

下面创建4个引擎，1个集群管理者和3个工作者： ??

docker-machine create -d virtualbox manager1
docker-machine create -d virtualbox worker1
docker-machine create -d virtualbox worker2
docker-machine create -d virtualbox worker3

查看运行结果（docker-machine ls）：

初始化集群

  • 连接 manager1
eval $(docker-machine env manager1)

查看运行结果：

  • 创建 swarm
docker swarm init --advertise-addr 192.168.99.100

参数说明：

--advertise-addr：设置管理节点的对外IP，供集群中的其他节点访问；

命令说明：

该命令会创建一个新的 swarm，以当前节点作为 swarm 的管理节点。同时生成2个 token （manager/worker）供其他节点加入使用（查询token命令 docker swarm join-token）。

查看集群节点状况（docker node ls）：

加入工作节点

# 连接 worker1
eval $(docker-machine env worker1)

# 加入 swarm
docker swarm join \
--token WORKER_TOKEN \
192.168.99.100:2377

同上，将其余两个以 worker 身份加入

查看集群节点状况（仅可在管理节点下查看）：

移除节点

如果想要移除集群下的某个节点，可在该节点环境下，执行该命令：

$ eval $(docker-machine env worker3)

# 当前环境在 worker3 上
docker swarm leave

查看集群节点状况

重新加入集群

# 加入 swarm
docker swarm join \
--token WORKER_TOKEN \
192.168.99.100:2377

查看集群节点状况

移除无效节点

docker node rm INVALID_ID

查看集群节点状况

使用场景

关于 swarm 集群的搭建已经完成了，接下来就是启动服务。启动服务的模式分为：replicated 和 global。

replicated（默认方式）：先在一个 node 节点上创建一个服务，通过复制的方式进行扩展，这中间涉及扩展的策略。

global：在每个 node 节点上都会创建一个服务，像 Registrator（自动注册服务） 就很适合用这种方式执行。

以 gobal 方式创建 nginx 服务

docker service create --mode=global --name=web nginx

查看服务启动情况（每个节点都起了一个 web 服务）：

以 replicated 方式创建 nginx 服务

  • 创建一个 nginx 服务
docker service create --name=web nginx

查看服务启动情况：

  • 将服务依次扩展至5个
docker service scale nginx=2

查看服务启动情况

docker service scale nginx=3

查看服务启动情况

docker service scale nginx=4

查看服务启动情况

docker service scale nginx=5

查看服务启动情况

扩展分配策略

从服务的扩展可以看出，其中存在了一定的分配策略。这里采用的是默认的 Spread 策略。下面简单描述下最常用的2种 Spread 与 BinPack。详细的介绍还请查看官方文档（如filters、affinity的使用）。

  • Spread：依据节点个数进行平均分配。

    • 优势：在容器使用资源相对一致的情况下，整体资源使用在每个节点上做了平均的分配；
    • 不足：若每个容器所占资源相差很大，那么节点的资源使用率将存在明显差异，导致资源使用的浪费；

  • BinPack：尽可能的使用一个节点的资源，在节点资源不足的情况下，更换使用节点。

    • 优势：节点资源能得到充分使用；
    • 不足：单节点的负重较高，而且每个节点性能未必都一样，可能会分重CPU或重磁盘读写等。

真实场景还是得依据具体的业务来合理使用分配策略。特殊情况，还需要搭配使用 filters、affinity 来具体选择节点。详细的介绍还请查看官方文档。

高可用

服务的启动都是通过 manager 节点将启动服务分发给 worker 节点，而且服务的管理也是由manager节点来控制的。

  • manager 节点的可用性：我们可以设置多个 manager 节点。当 primary manager 挂掉后，secondary managers 中会选举一个作为 primary manager，以保证服务的高可用性。

  • 服务高可用：服务如果启动失败，或中途异常中止，会进行自动重启。保障了扩展服务的可用性。

总结

本文主要讲述了如何使用 Docker Swarm 来做 docker 的集群管理。其中包括了集群部署、服务的启动、扩展，以及常用的分配策略。

swarm 在 docker 1.12开始被集成进了docker中。相比之前版本，以 docker run swarm create 启动的方式，现节点与节点之间是通过内置的 DNS 发现机制进行通信，使用更为便捷。

最后也提一下，使用 k8s 做容器集群管理的也在多数。这里不讨论两者的好坏，如果还没用 k8s 的可以考虑使用 swarm，毕竟目前是docker 内置的服务。