Docker Swarm集群初探

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前言

相信Docker技术大家都有所了解，单个Docker能发挥的作用毕竟有限，也不便于管理，所以Docker得组集群来使用才能发挥强大的技术优势。既然要组集群那就涉及诸如Docker的资源调度、管理等等一系列问题。目前涉及Docker集群的三个主要的技术无外乎Swarm、Kubernetes、Mesos三种。从本文开始作者将会一一实践这几种主要的Docker集群技术，话不多说，现在开始。

注意：作者的kubernetes相关实践在此

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环境准备

• Mac OS X 10.13.2
• Docker 17.09.1-ce-mac42 (21090)
• virtualbox（虚拟集群中节点时需要）
• boot2docker v1.8.0（在虚拟节点中起docker环境时需要）

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环境搭建

节点规划如下：

集群节点规划图

我们需要4个节点（1个master + 3个slave），由于没有真实地4台物理机，所以下文中是靠docker-machine、virtualbox以及boot2docker来虚拟出4个独立IP地址的带docker环境的节点，大家注意！

环境安装：

• Docker环境安装：

Tips： 以前Mac上一般是使用boot2docker这个专门为OS X上运行 Docker 而开发的一个轻量级的虚拟主机管理工具来安装docker，现在boot2docker这种安装方式官方已经deprecated 了（当然下文中还是需要boot2docker.iso的镜像来帮助我们在虚拟的节点上起docker环境），可以直接下载docker的dmg安装包双击进行安装即可

我们选择docker CE版安装即可，下载链接如下：
https://store.docker.com/search?type=edition&offering=community

注意：选择官方docker dmg包安装完成以后，docker-machine已经天然地集成于其中了，该工具在下文中创建虚拟节点时需要，它是一个可以在虚拟主机节点上安装docker engine的工具

• virtualbox安装

由于我们搭建集群需要具备多个不同IP地址的节点，然而我们手上仅一台电脑，所以需要借助virtualbox来虚拟出多个不同IP地址的节点供我们使用需要

去官方下载virtualbox的dmg安装包，双击安装即可：
https://www.virtualbox.org/

• boot2docker安装
  Boot2Docker是一个专为Docker而设计的轻量级Linux发型包，解决Windows或者OS X用户不能安装Docker的问题。Boot2Docker完全运行于内存中，体积小，启动快。Boot2Docker需要运行在VirtualBox中。

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

除此之外我们还需要下载boot2docker.iso镜像在后文中进行使用：
https://github.com/boot2docker/boot2docker/releases/tag/v17.07.0-ce
我们先把boot2docker.iso下好后面备用

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Docker Swarm集群实验

先创建4个虚拟节点（1个master + 3个slave）

首先要将之前下载的boot2docker.iso放到/Users/你的用户名/.docker/machine/cache/目录下，然后执行如下命令：

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的路径：--virtualbox-boot2docker-url ~/.docker/machine/cache/boot2docker.iso，直接执行docker-machine create master创建节点时，可能会报No default Boot2Docker ISO found locally, downloading the latest release...这种错误！所以最好自己指定boot2docker.iso镜像路径

docker-machine命令创建虚拟机过程细节如下：

docker-machine命令创建虚拟机过程

创建完4个节点以后，可以用docker-machine ls命令查看一下各个节点的情况，可以看到自动为其分配了独立的IP地址：

docker-machine ls查看虚拟节点创建情况

ssh接入虚拟节点

开启4个独立的terminal终端，分别执行：

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

执行后的效果如下图：

3个slave1个master概览.jpg

接下来在master上初始化一个docker swarm集群

执行命令：

docker swarm init --advertise-addr 192.168.99.100

效果如下：

在master节点上初始化集群

上述命令执行成功后，提示中会告知用户在slave节点上执行命令 docker swarm join --token SWMTKN-1-1uzft9zcrd5cl7eva4gr4ptgrs1gc252483ey19xfphcuxc8ta-evsmmj7b7kleh7yoezjutzuu2 192.168.99.100:2377
可以加入到该集群中，把命令都告诉你了，你说智不只能！

将3个slave节点加入集群

分别去三个slave上，输入上面提示中的命令：

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

执行效果如下：

master上初始化集群以及3个slave加入集群

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

好，到此为止应该说docker swarm集群的搭建工作已经完成了，那下面在这个集群上做点实际的任务吧！

开始在master节点上创建服务

我们计划在该docker集群上部署高可用的nginx容器任务来作为演示：
在master节点上执行如下命令来创建名为mynginx的service，让其有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
然后使用如下两条命令查看效果：

docker service ls
docker service ps mynginx

执行效果如下：

在master节点上刚创建mynginx service

此处有两点需要注意：

1. 我们使用了registry.docker-cn.com/library/nginx作为加速镜像，不然可能在slave上pull镜像的时候timeout
2. 注意此处创建了service之后并不是nginx容器立马都在slave上起起来了，是需要等一段时间的（如，我等了近8分钟），因为在slave上还要去pull nginx镜像，再启动nginx容器等，没有那么快

等待若干分钟以后，我们再看效果，发现此时任务顺利地分发到slave1和slave2上了：

经过若干分钟后在master上查看service的效果

分别用浏览器访问：
http://192.168.99.101:8080 和 http://192.168.99.102:8080 ，会得到如下结果：

192.168.99.101（slave1）上nginx容器访问结果 192.168.99.102（slave2）上nginx容器访问结果

成功访问到了slave节点中起起来的nginx服务！

此时分别去 slave1 和 slave2 上查看容器运行情况，结果如下：

slave1 和 slave2 上查看容器运行情况

进一步实验：扩容service中的任务

我们想将nginx容器平滑地扩容到3份，在master上执行：

docker service scale mynginx=3

然后在master上查看service，发现新增的一个容器任务分配到slave3上了，当然此时slave3上正在preparing：

扩容为3份后任务被分到slave3上）.jpg

等若干分钟后在master上再次查看service，发现slave3上的nginx容器任务成功启动了：

成功扩容之后master节点上看集群信息

去slave3节点上docker ps看一下，发现容器确实启动了：

扩容到slave3后slave3上的docker ps信息

进一步实验：集群中service高可用

目前有3个运行的nginx容器保证服务的可用性，如果其中一个容器意外关闭将会是什么情况？接下来就来模拟

我们关闭slave1上此时正在运行着的nginx容器，看服务有什么变化：

关掉slave1上的nginx容器

此时去master节点上查看信息发现，被关掉的nginx被分配到master上重启了：

关闭了slave1后，在master节点上恢复了nginx服务

此时我又关闭master节点上启动的nginx容器，发现刚关闭不久后，nginx容器又重新在master上恢复了：

再次关闭master上的ngix，结果在master上全部重启.jpg

接下来我们来将slave3宕机（宕机和前文的关闭nginx容器不同，此处模仿的是物理宕机），我们在控制台中使用docker-machine stop来模拟宕机动作：

将slave3从集群中断开

此时去master上查看service信息发现slave3宕机以后，nginx任务又重启与slave1上来保持高可用：

将slave3宕机后nginx重启在slave1上

最后来把狠的，我们将slave1，slave2，slave3全部从集群中断开：

将所有节点全部宕机.jpg

结果去master上查看service信息，发现3个容器副本全部迁移到master之上了：

3个slave全部宕机后任务全部重启在master上

此时在master上执行docker ps查看容器信息如下：运行着3个nginx容器：

slave全部宕机后在master节点上看到的nginx容器进程

总而言之，无论怎么操作集群都能保持制定数量的容器副本来实现高可用！

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【干货】总结一下上文中的常用命令

• 创建虚拟主机节点

docker-machine create 虚拟主机名

• 查看虚拟机节点信息

docker-machine ls

• 停止虚拟主机节点

docker-machine stop 虚拟主机名

• 删除虚拟主机节点

docker-machine rm 虚拟主机名

• 初始化docker swarm集群

docker swarm init --advertise-addr master的IP地址

• slave节点加入集群

docker swarm join --token [token] [master的IP]:[master的端口]

• slave节点主动离开集群

docker swarm leave

• 在master上获取加入集群的token

docker swarm join-token worker

• master上创建service举例：

docker service create --replicas 2 -d -p 8080:80 --name 服务名 镜像名

• master上查看service信息

docker service ls
docker service ps 你所创建的服务的ID

• 在master上删除service

docker service rm 服务名

• 在master上进行服务扩容

docker service scale 你的service name=你要的副本数目

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参考文献

• http://www.widuu.com/docker/installation/mac.html
• http://www.widuu.com/docker/installation/mac.html
• https://www.docker.com/community-edition
• https://www.docker.com/community-edition
• https://www.jianshu.com/p/096244610e15
• https://www.cnblogs.com/atuotuo/p/6265541.html

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后记

想要看作者关于kubernetes的相关实践？
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作者更多的原创文章在此

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