Docker Swarm集群初探

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前言

相信Docker技術大家都有所了解，單個Docker能發揮的作用畢竟有限，也不便于管理，所以Docker得組集群來使用才能發揮強大的技術優勢。既然要組集群那就涉及諸如Docker的資源調度、管理等等一系列問題。目前涉及Docker集群的三個主要的技術無外乎Swarm、Kubernetes、Mesos三種。從本文開始作者將會一一實踐這幾種主要的Docker集群技術，話不多說，現在開始。

注意：作者的kubernetes相關實踐在此

注： 本文原載于 My Personal Blog：， CodeSheep · 程序羊 ！

環境準備

  • Mac OS X 10.13.2
  • Docker 17.09.1-ce-mac42 (21090)
  • virtualbox（虛擬集群中節點時需要）
  • boot2docker v1.8.0（在虛擬節點中起docker環境時需要）

環境搭建

節點規劃如下：

集群節點規劃圖

我們需要4個節點（1個master + 3個slave），由于沒有真實地4臺物理機，所以下文中是靠docker-machine、virtualbox以及boot2docker來虛擬出4個獨立IP地址的帶docker環境的節點，大家注意！

環境安裝：

  • Docker環境安裝：

Tips： 以前Mac上一般是使用boot2docker這個專門為OS X上運行 Docker 而開發的一個輕量級的虛擬主機管理工具來安裝docker，現在boot2docker這種安裝方式官方已經deprecated 了（當然下文中還是需要boot2docker.iso的鏡像來幫助我們在虛擬的節點上起docker環境），可以直接下載docker的dmg安裝包雙擊進行安裝即可

我們選擇docker CE版安裝即可，下載鏈接如下：
https://store.docker.com/search?type=edition&offering=community

注意：選擇官方docker dmg包安裝完成以后，docker-machine已經天然地集成于其中了，該工具在下文中創建虛擬節點時需要，它是一個可以在虛擬主機節點上安裝docker engine的工具

  • virtualbox安裝

由于我們搭建集群需要具備多個不同IP地址的節點，然而我們手上僅一臺電腦，所以需要借助virtualbox來虛擬出多個不同IP地址的節點供我們使用需要

去官方下載virtualbox的dmg安裝包，雙擊安裝即可：
https://www.virtualbox.org/

  • boot2docker安裝
    Boot2Docker是一個專為Docker而設計的輕量級Linux發型包，解決Windows或者OS X用戶不能安裝Docker的問題。Boot2Docker完全運行于內存中，體積小，啟動快。Boot2Docker需要運行在VirtualBox中。

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

除此之外我們還需要下載boot2docker.iso鏡像在后文中進行使用：
https://github.com/boot2docker/boot2docker/releases/tag/v17.07.0-ce
我們先把boot2docker.iso下好后面備用

Docker Swarm集群實驗

先創建4個虛擬節點（1個master + 3個slave）

首先要將之前下載的boot2docker.iso放到/Users/你的用戶名/.docker/machine/cache/目錄下，然后執行如下命令：

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的路徑：--virtualbox-boot2docker-url ~/.docker/machine/cache/boot2docker.iso，直接執行docker-machine create master創建節點時，可能會報No default Boot2Docker ISO found locally, downloading the latest release...這種錯誤！所以最好自己指定boot2docker.iso鏡像路徑

docker-machine命令創建虛擬機過程細節如下：


docker-machine命令創建虛擬機過程

創建完4個節點以后，可以用docker-machine ls命令查看一下各個節點的情況，可以看到自動為其分配了獨立的IP地址：

docker-machine ls查看虛擬節點創建情況

ssh接入虛擬節點

開啟4個獨立的terminal終端，分別執行：

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

執行后的效果如下圖：


3個slave1個master概覽.jpg

接下來在master上初始化一個docker swarm集群

執行命令：

docker swarm init --advertise-addr 192.168.99.100

效果如下：


在master節點上初始化集群

上述命令執行成功后，提示中會告知用戶在slave節點上執行命令 docker swarm join --token SWMTKN-1-1uzft9zcrd5cl7eva4gr4ptgrs1gc252483ey19xfphcuxc8ta-evsmmj7b7kleh7yoezjutzuu2 192.168.99.100:2377
可以加入到該集群中，把命令都告訴你了，你說智不只能！

將3個slave節點加入集群

分別去三個slave上，輸入上面提示中的命令：

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

執行效果如下：


master上初始化集群以及3個slave加入集群

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

好，到此為止應該說docker swarm集群的搭建工作已經完成了，那下面在這個集群上做點實際的任務吧！

開始在master節點上創建服務

我們計劃在該docker集群上部署高可用的nginx容器任務來作為演示：
在master節點上執行如下命令來創建名為mynginx的service，讓其有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
然后使用如下兩條命令查看效果：

docker service ls
docker service ps mynginx

執行效果如下：


在master節點上剛創建mynginx service

此處有兩點需要注意：

  1. 我們使用了registry.docker-cn.com/library/nginx作為加速鏡像，不然可能在slave上pull鏡像的時候timeout
  2. 注意此處創建了service之后并不是nginx容器立馬都在slave上起起來了，是需要等一段時間的（如，我等了近8分鐘），因為在slave上還要去pull nginx鏡像，再啟動nginx容器等，沒有那么快

等待若干分鐘以后，我們再看效果，發現此時任務順利地分發到slave1和slave2上了：

經過若干分鐘后在master上查看service的效果

分別用瀏覽器訪問：
http://192.168.99.101:8080 和 http://192.168.99.102:8080 ，會得到如下結果：


192.168.99.101（slave1）上nginx容器訪問結果
192.168.99.102（slave2）上nginx容器訪問結果

成功訪問到了slave節點中起起來的nginx服務！

此時分別去 slave1 和 slave2 上查看容器運行情況，結果如下：


slave1 和 slave2 上查看容器運行情況

進一步實驗：擴容service中的任務

我們想將nginx容器平滑地擴容到3份，在master上執行：

docker service scale mynginx=3

然后在master上查看service，發現新增的一個容器任務分配到slave3上了，當然此時slave3上正在preparing：


擴容為3份后任務被分到slave3上）.jpg

等若干分鐘后在master上再次查看service，發現slave3上的nginx容器任務成功啟動了：

成功擴容之后master節點上看集群信息

去slave3節點上docker ps看一下，發現容器確實啟動了：


擴容到slave3后slave3上的docker ps信息

進一步實驗：集群中service高可用

目前有3個運行的nginx容器保證服務的可用性，如果其中一個容器意外關閉將會是什么情況？接下來就來模擬

我們關閉slave1上此時正在運行著的nginx容器，看服務有什么變化：


關掉slave1上的nginx容器

此時去master節點上查看信息發現，被關掉的nginx被分配到master上重啟了：

關閉了slave1后，在master節點上恢復了nginx服務

此時我又關閉master節點上啟動的nginx容器，發現剛關閉不久后，nginx容器又重新在master上恢復了：

再次關閉master上的ngix，結果在master上全部重啟.jpg

接下來我們來將slave3宕機（宕機和前文的關閉nginx容器不同，此處模仿的是物理宕機），我們在控制臺中使用docker-machine stop來模擬宕機動作：


將slave3從集群中斷開

此時去master上查看service信息發現slave3宕機以后，nginx任務又重啟與slave1上來保持高可用：

將slave3宕機后nginx重啟在slave1上

最后來把狠的，我們將slave1，slave2，slave3全部從集群中斷開：


將所有節點全部宕機.jpg

結果去master上查看service信息，發現3個容器副本全部遷移到master之上了：

3個slave全部宕機后任務全部重啟在master上

此時在master上執行docker ps查看容器信息如下：運行著3個nginx容器：

slave全部宕機后在master節點上看到的nginx容器進程

總而言之，無論怎么操作集群都能保持制定數量的容器副本來實現高可用！

【干貨】總結一下上文中的常用命令

  • 創建虛擬主機節點
docker-machine create 虛擬主機名
  • 查看虛擬機節點信息
docker-machine ls
  • 停止虛擬主機節點
docker-machine stop 虛擬主機名
  • 刪除虛擬主機節點
docker-machine rm 虛擬主機名
  • 初始化docker swarm集群
docker swarm init --advertise-addr master的IP地址
  • slave節點加入集群
docker swarm join --token [token] [master的IP]:[master的端口]
  • slave節點主動離開集群
docker swarm leave
  • 在master上獲取加入集群的token
docker swarm join-token worker
  • master上創建service舉例：
docker service create --replicas 2 -d -p 8080:80 --name 服務名 鏡像名
  • master上查看service信息
docker service ls
docker service ps 你所創建的服務的ID
  • 在master上刪除service
docker service rm 服務名
  • 在master上進行服務擴容
docker service scale 你的service name=你要的副本數目

參考文獻

后記

由于能力有限，若有錯誤或者不當之處，還請大家批評指正，一起學習交流！

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