1. 前言
在生产环境实践中，我们发现使用单个docker节点是远远不够的，搭建docker集群势在必行。然而，面对Kubernetes、Mesos以及Swarm等众多容器集群系统（或者叫容器编排工具），我们该如何选择呢？通过对比发现，Swarm是docker原生的，同时也是最简单的、最易学的、最节省资源的，值得我们多了解一下。本文将给出一些实用的建议。
如果你在单个生产节点上用过docker，然后发现单个节点的资源不够用，那你会怎么做？关于在生产环境中使用Docker Swarm，我会为你提供一些建议，这些都是我一年来积累的经验。如果你对Docker Swam不熟悉，可以参考我之前的博客。
2. 阅读官方文档
我并不打算重复官方文档。尽管文档非常短，但是通过它可以了解Swarm的基本知识。另外，我也不会写如何搭建Swarm集群，这方面的资料太多了，你可以查看Digital Ocean或者自己谷歌，而我是使用Ansible搭建Swarm集群的。
3. Docker Swarm生产环境的使用要点
- Swarm的负载非常低
据我观察，Swarm进行调度和通信的CPU负载非常低。因此，Swarm的管理节点(Manager)同时可以作为工作节点(Worker)。如果你需要搭建一个非常大的集群(1000+节点)，管理节点需要更多资源，但是对于中小型集群来说，管理节点需要的资源可以忽略不计。另外，这篇博客介绍了Swarm3k（一个拥有4700节点的Swarm集群），不妨了解一下。
- Swarm集群的网络通信（服务发现，负载均衡以及容器间通信）非常可靠
当你开启一个服务的端口之后，在Swarm集群中的任何一个节点都可以访问它。负载均衡也是由Swarm提供。后文会提到一些之前遇到的问题，但是Docker 1.13之后，这些问题都解决了。
- 使用Swarm只需要掌握非常少命令
下面是我每天需要用到的一些命令
// 查看所有服务
# docker service ls
// 创建服务
# docker service create \
--image nginx \
--replicas 2 \
nginx
// 查看服务的详细信息
# docker service inspect nginx
// 查看服务的容器状态
# docker service ps nginx
// 更新服务
# docker service update \
--image nginx:alpine \
nginx
// 增加服务实例
# docker service scale nginx=5
// 减少服务实例（这比直接删除服务要好）
# docker service scale nginx=0
// 删除服务
# docker service rm nginx- 实现零宕机部署非常简单
// 构建新镜像
# docker build -t hub.docker.com/image .
// 将新镜像上传到Docker仓库
# docker push hub.docker.com/image
// 更新服务的镜像
# docker service update --image hub.docker.com/image service这样可以方便地实现持续部署
- Swarm非常容易入门
分布式系统通常是非常复杂的。与其他容器集群系统(Mesos, Kubernetes)相比，Swarm的学习曲线最低。在没有任何Swarm知识的情况下，我只花了一周时间，就把服务从单个Docker主机迁移到20个节点的Docker集群上。
- 更新服务要慎重
你的容器同时运行在多个主机上。更新服务时，只需要更新Docker镜像。合理的测试和部署流程是保证成功的关键。
4. 决定哪些容器部署在Swarm集群
并非所有的服务都应该部署在Swarm集群内。
- 有状态服务（数据库、缓存、队列等）不适合部署在Swarm集群内
理论上，你可以通过使用labels将容器部署到特定节点上，但是这样的话，Swarm集群外的节点就很难访问它们了(Docker 1.12没有很好的方法，但是1.13之后可以使用attachable network)；如果你允许集群外的节点访问数据库，则所有节点都可以访问它，这显然不符合你的需求。另外，Docker Swarm的跨节点数据卷(cross-host mounted volumes)并不可靠，一个简单的文件上传都可能引起问题。
- 无状态服务（代理、网页服务器、应用服务器等中间件、监控）非常适合部署在Swarm集群内
无状态应用可以用环境变量进行配置(使用ENV指令)，或者通过volume映射本地配置文件到容器配置目录。建议为开源工具构建镜像，例如我们可以把Nginx放到Docker镜像中。
下面是我部署在Swarm集群内的服务
- Django channels （网页应用）
- Nginx（代理）
- Celery（周期性任务）
- Sensu（监控）
下面是我部署在Swarm集群外的服务
- Postgres（数据库）
- Redis（缓存）
由于一个获取真正IP的问题，我很可能会把Nginx运行在Swarm集群之外，或者采用host模式。
5. 配置Docker仓库
Docker仓库，你值得拥有！你可以自己搭建一个，或者使用Docker仓库服务，比如DockerHub或者GitLab Container Registry。不要在服务器上直接构建Docker镜像，因为你有多个节点（在每个节点上构建镜像非常麻烦），而且在创建服务时，你需要指定镜像（这个镜像所有节点都应该可以下载）。如果你配置了私有Docker仓库，则需要指定--with-registry-auth，否则这些节点将无法下载镜像。
另外，你应该为Docker镜像设置tag版本，这样易于回滚。
6. 将半无状态服务变成完全无状态服务
所谓半无状态服务，就是容器需要依赖一些不太重要的外部文件。你可以使用数据卷(volume)，但是更好的选择是使用ceph或者其他云存储服务。记住，想要获得扩展性，云是最好的选择。
例如我构建Nginx镜像，把配置文件放到镜像中。使用数据卷挂载Nginx配置文件不是很方便。
7. 配置日志收集服务
使用分布式系统时，集中管理日志是非常必要的。我们有很多方案，包括开源工具或者SaaS服务，比如ELK，Grafana, Graylog，自己搭建完整的系统非常复杂，所以我建议搭建先使用SaaS服务(比如Loggly, Logentries )，当费用太高时，则自己搭建一个ELK系统。ELK可以这样配置:
# docker service update \
--log-driver gelf \
--log-opt gelf-address=udp://monitoring.example.com:12201 \
--log-opt tag=example-tag \
example-service8. 创建attachable network
attachable network是一个非常重要的特性。你最好使用它，否则docker run创建的容器将无法接入Swarm集群的网络。这是Docker 1.13之后的版本才有的功能，也许你需要升级。创建attachable network的命令如下:
# docker network create --driver=overlay --attachable core
// core是overlay网络名称9. 先使用环境变量，再考虑Secrets API
如果你按照How to write excellent Dockerfiles构建Docker镜像，你很可能会使用环境变量去配置很多东西。如果你这样做的话，则迁移到Swarm集群时问题会少很多。示例命令如下:
创建服务时指定环境变量
# docker service create \
--env VAR=VALUE \
--env-file FILENAME \
// 增加、删除环境变量
# docker service update \
--env-add VAR=NEW_VALUE \
--env-rm VAR \下一步是使用Secrets API。简单地说，你可以将私密数据(比如密码，SSL证书等)以文件的形式挂载到容器中。虽然我还没有用过Secrets API，但是我觉得值得尝试。
9. 设置合理的应用容器个数以及并行更新的容器个数
一方面，你需要保证足够多的容器数来处理负载以及作为灾备；另一方面，太多的容器会导致主机的CPU和内存资源不足。因此，你需要配置合理的应用容器个数，也就是说，某个服务，需要运行合理个数的容器。
另外，默认的update-parallelism值是1，这就意味着更新服务时，每次只更新1个容器。这个值太小了，我的建议是将它设为服务容器数/2。相关命令
// 将同时更新的容器数设为10
# docker service update \
--update-parallelism 10 \
webapp
// 同时增加多个服务的容器数
# docker service scale redis=1 nginx=4 webapp=20
// 查看服务状态
# docker service ls
// 查看服务的详情(排除关闭的容器)
# docker service ps webapp | grep -v "Shutdown"10. 将Swarm配置代码化
最佳方式是使用Docker compose file v3语法，这样可以把服务的所有配置选项代码化。我把docker-compose.yml用于开发环境，docker-compose.prod.yml用于生产环境。如果使用docker-compose文件部署服务，需要docker stack deploy命令(参考docker stack)。docker-compose文件示例：docker-compose.prod.yml
version: '3'
services:
webapp:
image: registry.example.com/webapp
networks:
- core
deploy:
replicas: ${WEBAPP_REPLICAS}
mode: replicated
restart_policy:
condition: on-failure
proxy:
image: registry.example.com/webapp-nginx-proxy
networks:
- core
ports:
- 80:80
- 443:443
deploy:
replicas: ${NGINX_REPLICAS}
mode: replicated
restart_policy:
condition: on-failure
networks:
core:
external: true部署命令
# export NGINX_REPLICAS=2 WEBAPP_REPLICAS=5 //为compose文件指定环境变量
# docker login registry.example.com
# docker stack deploy \
-c docker-compose.prod.yml\
--with-registry-auth \
frontend另外，docker-compse文件支持环境变量(${VARIABLE})，这样你可以动态地调整配置。
11. 设置资源限制
根据我的经验，你需要限制所有服务的CPU使用。这样可以防止单个容器占用主机的所有的CPU资源。当我希望平均地把所有容器部署到各个docker节点时，我会使用--reserve-cpu选项，它可以保证每个容器都有足够地CPU资源。示例：
// 限制webapp服务占用的CPU资源，配额0.1核，浮动上限0.25核
# docker service update \
--limit-cpu 0.25 \
--reserve-cpu 0.1 \
webapp12. 监控网络连接
我遇到过Swarm网络方面的问题：有时候所有的请求都被转发到某一个容器，然而还有9个其他容器正在运行。这时，我们可以尝试减少/增加实例个数，或者改变路由类型(使用–endpoint-mode选项)
如果没有监控日志的话，这样的问题很难被发现。因此，搭建监控系统是非常必要的。
