一、Docker swarm简介

Swarm是Docker公司推出的用来管理docker集群的平台，几乎全部用GO语言来完成的开发的，代码开源在https://github.com/docker/swarm， 它是将一群Docker宿主机变成一个单一的虚拟主机，Swarm使用标准的Docker API接口作为其前端的访问入口，换言之，各种形式的Docker

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Client(compose,docker-py等)均可以直接与Swarm通信，甚至Docker本身都可以很容易的与Swarm集成，这大大方便了用户将原本基于单节点的系统移植到Swarm上，同时Swarm内置了对Docker网络插件的支持，用户也很容易的部署跨主机的容器集群服务。

从 Docker 1.12.0 版本开始，Docker Swarm 已经包含在 Docker 引擎中（docker swarm），并且已经内置了服务发现工具，我们就不需要像之前一样，再配置 Etcd 或者 Consul 来进行服务发现配置了。

Docker swarm中有三种角色：

• Manager node：负责执行容器的编排和集群的管理工作，保持并维护swarm处于期望的状态，swarm可以有多个manager node，他们会自动协商选举出一个leader执行编排任务；但相反，不能没有manager node；
• Worker node：接受并执行由manager node派发的任务，并且默认manager node也是一个work node，不过可以将它设置manager-only node，让它负责编排和管理工作；
• Service：用来定义worker上执行的命令；

注意：在一个Docker Swarm群集中，每台docker服务器的角色可以都是manager，但是，不可以都是worker，也就是说，不可以群龙无首，并且，参与群集的所有主机名，千万不可以冲突。

二、环境准备

注意事项：

• 保证时间同步；
• 关闭防火墙与SElinux（实验环境）；
• 更改主机名；
• 编写host文件，保证可以i进行域名解析；

三、初始化Swarm群集

[root@node01 ~]# tail -3 /etc/hosts       
192.168.1.1 node01
192.168.1.2 node02
192.168.1.3 node03
//三台主机都需配置hosts文件实现域名解析的效果
[root@node01 ~]# docker swarm init --advertise-addr 192.168.1.1
//--advertise-addr：指定与其他node通信的地址

命令的返回信息，如图：

图中①的命令：以worker身份加入swarm群集中的命令；
②的命令：以manager身份加入swarm群集中的方法；
出现上图表示初始化成功！注意：--token表示期限为24小时；

四、配置node02、node03加入、离开swarm群集

###################node02的操作如下###################
[root@node02 ~]# docker swarm join --token SWMTKN-1-4pc1gjwjrp9h5dny52j58m0lclq88ngovis0w3rinjd05lklu5-ay18vjhwu7w8gsqvct84fv8ic 192.168.1.1:2377
###################node03的操作如下###################
[root@node03 ~]# docker swarm join --token SWMTKN-1-4pc1gjwjrp9h5dny52j58m0lclq88ngovis0w3rinjd05lklu5-ay18vjhwu7w8gsqvct84fv8ic 192.168.1.1:2377
//node02、node03默认是以worker身份加入的
###################node01的操作如下###################
[root@node01 ~]# docker node ls           
//查看节点详细信息（只能是manager身份才可查看）
ID                            HOSTNAME            STATUS              AVAILABILITY        MANAGER STATUS      ENGINE VERSION
mc3xn4az2r6set3al79nqss7x *   node01              Ready               Active              Leader              18.09.0
olxd9qi9vs5dzes9iicl170ob     node02              Ready               Active                                  18.09.0
i1uee68sxt2puzd5dx3qnm9ck     node03              Ready               Active                                  18.09.0
//可以看出node01、node02、node03的状态为Active
###################node02的操作如下###################
[root@node02 ~]# docker swarm leave
###################node03的操作如下###################
[root@node03 ~]# docker swarm leave
//node02、node03申请离开群集
###################node01的操作如下###################
[root@node01 ~]# docker node ls
ID                            HOSTNAME            STATUS              AVAILABILITY        MANAGER STATUS      ENGINE VERSION
mc3xn4az2r6set3al79nqss7x *   node01              Ready               Active              Leader              18.09.0
olxd9qi9vs5dzes9iicl170ob     node02              Down                Active                                  18.09.0
i1uee68sxt2puzd5dx3qnm9ck     node03              Down                Active                                  18.09.0
///可以看到node02、node03的状态为Down
[root@node01 ~]# docker node rm node02
[root@node01 ~]# docker node rm node03
//node01将node02、node03移除群集
//如果worker节点没有辞职，manager节点可以使用“-f”表示强制开出worker节点

以上命令可以将某一个节点加入、删除群集。

[root@node01 ~]# docker swarm leave -f
//manager节点退出swamr群集环境，这就表示swarm群集解散

不过加入时是使用worker身份的，如果想要让节点是以manager身份加入群集，需要使用以下命令：

[root@node01 ~]# docker swarm join-token manager 
//查询以manager身份加入群集的命令
[root@node01 ~]# docker swarm join-token worker
//查询以worker身份加入群集的命令

如图：

###################node02的操作如下###################
[root@node02 ~]# docker swarm join --token SWMTKN-1-2c0gcpxihwklx466296l5jp6od31pshm04q990n3ssncby3h0c-78rnxee2e990axj0q7td74zod 192.168.1.1:2377
###################node03的操作如下###################
[root@node03 ~]# docker swarm join --token SWMTKN-1-2c0gcpxihwklx466296l5jp6od31pshm04q990n3ssncby3h0c-78rnxee2e990axj0q7td74zod 192.168.1.1:2377
//node02、node03加入群集是以manager身份加入
###################node01的操作如下###################
[root@node01 ~]# docker node ls         //查看节点的详细信息
ID                            HOSTNAME            STATUS              AVAILABILITY        MANAGER STATUS      ENGINE VERSION
exr8uoww0eih53iujqz5cbv6q *   node01              Ready               Active              Leader              18.09.0
r35f48huyw5hvnkuzatrftj1r     node02              Ready               Active              Reachable           18.09.0
gsg1irl1bywgdsmfawi9rna7p     node03              Ready               Active              Reachable           18.09.0
//从MANAGER STATUS这列就可看出

虽然加入群集时，可以指定使用manager、worker身份，但是也可以通过以下命令，进行降级、升级，操作如下：

[root@node01 ~]# docker node demote node02
[root@node01 ~]# docker node demote node03
//将node02、node03降级为worker
[root@node01 ~]# docker node promote node02
[root@node01 ~]# docker node promote node03
//将node02、node03升级为manager
//自行验证

五、部署图形化UI

部署图形化UI界面由node01来完成！

[root@node01 ~]# docker run -d -p 8080:8080 -e HOST=172.16.0.10 -e PORT=8080 -v /var/run/docker.sock:/var/run/docker.sock --name visualizer dockersamples/visualizer
//-e HOST指定的是容器

使用浏览器访问：

浏览器可以正常访问，则表示图形化UI界面部署完成！

六、docker swarm群集的service服务配置

node01发布一个任务，（必须在manager角色的主机上）运行六个容器，命令如下：

[root@node01 ~]# docker service create --replicas 6  --name web -p 80:80 nginx
// --replicas：副本数量；大概可以理解为一个副本就是一个容器

容器运行完成后，可以登录web页面进行查看，如图：

注意：如果另外两台节点服务器上没有相应的惊醒，则默认会从docker Hub上自动进行下载！

[root@node01 ~]# docker service ls            //查看创建的service
ID                  NAME                MODE                REPLICAS            IMAGE               PORTS
nbfzxltrcbsk        web                 replicated          6/6                 nginx:latest        *:80->80/tcp
[root@node01 ~]# docker service ps web     //查看创建的service都运行在那些容器上
ID                  NAME                IMAGE               NODE                DESIRED STATE       CURRENT STATE           ERROR               PORTS
v7pmu1waa2ua        web.1               nginx:latest        node01              Running             Running 6 minutes ago                       
l112ggmp7lxn        web.2               nginx:latest        node02              Running             Running 5 minutes ago                       
prw6hyizltmx        web.3               nginx:latest        node03              Running             Running 5 minutes ago                       
vg38mso99cm1        web.4               nginx:latest        node01              Running             Running 6 minutes ago                       
v1mb0mvtz55m        web.5               nginx:latest        node02              Running             Running 5 minutes ago                       
80zq8f8252bj        web.6               nginx:latest        node03              Running             Running 5 minutes ago                       

如果现在node02、node03发生宕机时，service并不会因为节点的当即而死掉，而是自动跑到正常的节点上。

模拟node02宕机，web页面如下：

恢复node02，web页面如下：

即使node02恢复正常，也不会将service分配给node02。

因此，可以得出一个结论：如果node发生故障，service会自动跑到可用的节点上；反之，如果node没有发生故障，默认情况下，service不会轻易更改节点！

七、实现service的扩容、收缩

扩容：就是添加几台service；
收缩：就是减少几台service；

针对上述环境实现收缩、扩容；

（1）service扩容

[root@node01 ~]# docker service scale web=8
//原本有6个service，现在增加到8台

web页面如下：

关于service分配到那台node节点上，是根据docker swarm自身的算法进行分配的。

（2）service收缩

[root@node01 ~]# docker service scale web=4
//原本有8个service，现在减少到4台

web页面如下：

（3）设置某个node不运行service

上述环境中，三台都是manager，即使是一台manager、两台worker默认情况manager也是进行工作的，将node02、node03降级为worker，执行如下命令：

[root@node01 ~]# docker node demote node02
[root@node01 ~]# docker node demote node03

如图：

可以通过设置，使某台节点不运行service，如下：

[root@node01 ~]# docker node update --availability drain node01
//设置noder01以后不运行容器，但已经运行的容器并不会停止
// --availability：选项后面共有三个选项可配置，如下：
active：工作；pause：暂时不工作；drain：永久性的不工作

web页面如下：

[root@node01 ~]# docker node update --availability drain node02
//node02也不参加工作，但已经运行的容器并不会停止

如图：

由此可以得出：不是只有manager才有不工作的权力！

八、docker swarm网络

docker swarm集群会产生两种不同类型的流量：

• 控制和管理层面：包括swarm消息管理等，例如请求加入或离开swarm，这种类型的流量总是被加密的（涉及到集群内部的hostname、ip-address、subnet、gateway等）；
• 应用数据层面：包括容器与客户端的通信等（涉及到 防火墙、端口映射、VIP等）；

在swarm中有三个重要的概念：

• overlay networks：管理swarm中Docker守护进程间的通信。你可以将服务附加到一个或多个已存在的overlay网络上，使得服务与服务之间能够通信；
• ingress network：是一个特殊的overlay网络，用于服务节点间的负载均衡。当然任何swarm节点在发布的端口上接收到请求后，将请求交给一个名为IPVS的模块。IPVS跟踪参与该服务的所有IP地址，选择其中的一个，并通过ingress网络将请求到它；
• docker_gwbridge：是一种桥接网络，将overlay网络（包括ingress网络）连接到一个单独的Docker守护进程的物理网络。默认情况下，服务正在运行的每个容器都连接到本地Docker守护进程主机的docker_gwbridge网络；

docker_gwbridge网络在初始化Swarm或加入Swarm时自动创建。大多数情况下，用户不需要自定义配置，但是Docker允许自定义；

查看node01上默认的网络，如图：

注意：图中的SCOPE，注意其作用范围！

除了Swarm群集默认创建的两个网络以外，我们还可以自定义创建overlay网络，连接到此网络的容器，即可互相通信，，但是需要注意，自定义的网络只能是创建的manager主机才可查看到！

创建自定义overlay网络

[root@node01 ~]# docker network create -d overlay --subnet 200.0.0.0/24 --gateway 200.0.0.1 --attachable my_net
//Docker swarm群集创建overlay网络时，必须使用--attachable选项来指定名称，否则其他节点的容器运行时无法使用此网络

创建自定义的overlay网络时，必须是manager才可以创建，并且只在manager节点上才显示的，别的worker节点是查看不到的，但是可以使用。
如下：

[root@node02 ~]# docker run -itd --name test01 --ip 200.0.0.10 --network my_net busybox
//node02使用刚才自定义的overlay网络创建容器
[root@node03 ~]# docker run -itd --name test02 --network my_net --ip 200.0.0.20 busybox
//node03使用自定义的overlay网络创建容器

测试访问：

这是node02、node03已经使用过这个自定义的网络了，这是在node02、node03上就可以查看到了！

而且基于docker swarm创建的overlay网络也符合自定义跨主机网络的特点，可以使用主机名进行通信。

九、搭建registry私有仓库

通过搭建registry私有仓库，可以便于让其他node下载镜像。搭建私有仓库可以参考Docker搭建私有仓库

[root@node01 ~]# docker run -itd --name registry -p 5000:5000 -v /registry:/var/lib/registry --restart=always registry:2
[root@node01 ~]# vim /usr/lib/systemd/system/docker.service 
//更改内容为
ExecStart=/usr/bin/dockerd --insecure-registry 192.168.1.1:5000
[root@node01 ~]# systemctl daemon-reload 
[root@node01 ~]# systemctl restart docker
[root@node01 ~]# docker ps -a -q | xargs docker start
//由于刚才创建的容器并没有设置自动启动，所以在重启docker服务的时候，需要手动启动
[root@node01 ~]# ssh-keygen -t rsa
[root@node01 ~]# ssh-copy-id root@node02
[root@node01 ~]# ssh-copy-id root@node03
//设置免密登录
[root@node01 ~]# scp /usr/lib/systemd/system/docker.service root@node02:/usr/lib/systemd/system/docker.service
[root@node01 ~]# scp /usr/lib/systemd/system/docker.service root@node03:/usr/lib/systemd/system/docker.service
//将docker的配置文件复制到node02、node03上，因为docker的配置文件都是一样的内容
[root@node02 ~]# systemctl daemon-reload 
[root@node02 ~]# systemctl restart docker
[root@node03 ~]# systemctl daemon-reload 
[root@node03 ~]# systemctl restart docker
//重新启动node02、node03节点的docker服务
[root@node01 ~]# docker pull httpd
[root@node01 ~]# docker tag httpd:latest 192.168.1.1:5000/httpd:latest
[root@node01 ~]# docker push 192.168.1.1:5000/httpd:latest 
//将httpd镜像上传到私有仓库中

十、service服务版本的升级与回滚

（1）准备环境

[root@node01 ~]# mkdir version{1,2,3,}
[root@node01 ~]# cd version1
[root@node01 version1]# echo "version1" >> index.html
[root@node01 version1]# echo -e "FROM httpd:latest\nADD index.html /usr/local/apache2/htdocs/index.html" > Dockerfile
[root@node01 version1]# docker build -t 192.168.1.1:5000/httpd:v1 .
//version1目录下模拟生成版本v1
[root@node01 version1]# cp Dockerfile ../version2
[root@node01 version1]# cd !$
cd ../version2
[root@node01 version2]# echo "version2" >> index.html
[root@node01 version2]# docker build -t 192.168.1.1:5000/httpd:v2 .
//vesion2目录下模拟生成版本v2
[root@node01 version2]# cp Dockerfile ../version3
[root@node01 version2]# cd !$
cd ../version3
[root@node01 version3]# echo "version3" >> index.html
[root@node01 version3]# docker build -t 192.168.1.1:5000/httpd:v3 .
//vesion3目录下模拟生成版本v3
//注意在主页面做一些区分
[root@node01 ~]# docker push 192.168.1.1:5000/httpd:v1
[root@node01 ~]# docker push 192.168.1.1:5000/httpd:v2
[root@node01 ~]# docker push 192.168.1.1:5000/httpd:v3
//将生成的镜像上传到私有仓库
[root@node01 ~]# docker service create --replicas 3 --name httpd 192.168.1.1:5000/httpd:v1
//基于192.168.1.1:5000/httpd:v1创建三个service副本

浏览器访问测试：

三个service副本是轮询的方式来服务的，根据node02、node03的首页内容进行测试！
node02：

[root@node02 ~]# docker ps
CONTAINER ID        IMAGE                       COMMAND              CREATED             STATUS              PORTS               NAMES
b6c1d88fcadf        192.168.1.1:5000/httpd:v1   "httpd-foreground"   4 minutes ago       Up 4 minutes        80/tcp              httpd.1.qubzhexjprpt7s89ku91mlle0
[root@node02 ~]# docker exec -it b6c1d88fcadf /bin/bash
root@b6c1d88fcadf:/usr/local/apache2# echo "node02" >> htdocs/index.html 

node03

[root@node03 ~]# docker ps
CONTAINER ID        IMAGE                       COMMAND              CREATED             STATUS              PORTS               NAMES
ee19c342188c        192.168.1.1:5000/httpd:v1   "httpd-foreground"   5 minutes ago       Up 5 minutes        80/tcp              httpd.3.9ru7zsokixz29iw99qbdp15gn
[root@node03 ~]# docker exec -it ee19c342188c /bin/bash
root@ee19c342188c:/usr/local/apache2# echo "node03" >> htdocs/index.html 

访问测试：

[root@node01 ~]# curl 127.0.0.1
version1
node03
[root@node01 ~]# curl 127.0.0.1
version1
[root@node01 ~]# curl 127.0.0.1
version1
node02
//效果已经实现 

（2）版本升级

[root@node01 ~]# docker service update --image 192.168.1.1:5000/httpd:v2 httpd
//更新容器的镜像为版本2

浏览器进行测试：

默认情况下，swarm一次只更新一个副本，并且两个副本之间并没有等待时间，可以通过以上方法进行设置。

[root@node01 ~]# docker service update --replicas 6 --image 192.168.1.1:5000/httpd:v3 --update-parallelism 2 --update-delay 1m httpd
//--update-parallelism：设置更新的副本数量；
//--update-delay：更新的间隔时间
// --replicas 6：并在升级的过程中另外再创建3个副本

从更新的过程中可以看出效果！

浏览器确认版本更新成功：

（3）版本回滚

[root@node01 ~]# docker service rollback httpd
//回滚为上一个版本

浏览器访问测试：

注意：当我们执行回滚操作的时候，默认是回滚到上一次操作的版本，并且不可以连续回滚。

十一、docker Swarm群集常用命令

[root@node02 ~]# docker swarm leave 
//那个节点想退出swarm群集，就在那台节点上执行这条命令
//节点自动退出swarm群集（相当于辞职）
[root@node01 ~]# docker node rm 节点名称
//由manager主动删除节点（相当于开除）
[root@node01 ~]# docker node promote 节点名称
//将节点升级
[root@node01 ~]# docker node demote 节点名称
//将节点降级
[root@node01 ~]# docker node ls          
//查看swarm群集的信息（只可以在manager角色的主机上查看）
 [root@node01 ~]# docker node update --availability drain 节点名称
 //调整节点不参加工作
 [root@node01 ~]# docker swarm join-token worker
//查看加入swarm群集的令牌（可以是worker也可以是manager）
[root@node01 ~]# docker service scale web=4
//扩容、收缩swarn群集servie的数量（取决与群集原本的数量）
//比原本群集数量多，就是扩容，反之、收缩
[root@node01 ~]# docker service ls
//查看创建的service
[root@node01 ~]# docker service ps service的名称
//查看创建的service运行在那些容器上
[root@node01 ~]# docker service create --replicas 6  --name web -p 80:80 nginx
//指定运行的service副本数量
[root@node01 ~]# docker service create --replicas 3 --constraint node.hostname==node03 --name test nginx
//指定node节点，创建名为test的容器
[root@node01 ~]# docker node update --label-add mem=max node02
//以键值对的方式给docker02主机打上标签“mem=max”，等号两边的内容是可以自定义的
[root@node01 ~]# docker service create --name test1 --replicas 3 --constraint 'node.labels.mem==max' nginx
//基于nginx镜像在标签为“mem==max”的主机上运行3个名为test1的服务
[root@node01 ~]# docker node inspect node02
//标签相关的信息，在Spec{  }中有显示

十二、docker swarm总结

• 参与群集的主机名一定不能冲突，并且可以互相解析对方的主机名；
• 集群内的所有节点可以都是manager角色，但是不可以都是worker角色；
• 当指定运行的镜像时，如果群集中的节点本地没有该镜像，那么它将会自动下载对应的镜像；
• 当群集正常工作时，若一个运行着容器的docker服务器发生宕机，那么，其所运行的所有容器，都将转移到其他正常运行的节点之上，而且，就算发生宕机的服务器恢复正常运行，也不会再接管之前运行的容器；

新闻名称：Dockerswarm集群的安装配置
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