docker swarm缺点 docker swarm原理

写在前面的话

 

至此，docker 的基础知识已经了解的差不多了，接下来就来谈谈对于 docker 容器，我们如何来管理它。

 

 

docker swarm

 

在学习 docker swarm 之前，得先知道容器编排工具的作用：提供了基于容器调度和集群的技术，并编排容器之间如何进行交互。

docker swarm 不是唯一的容器编排工具，但却是 docker 自带的容器编排工具。

可以看看它的主要结构（图片来自互联网）：

docker swarm 以集群的形式运行，包括两个角色：Manager 和 worker。

Manager 是 swarm 的集群的核心，所以一般会有多个，而且建议是奇数个，避免出现脑裂的情况。

多个 Manager 之间通过 Raft 协议进行信息同步。

Worker 就是干活的节点，节点之间通过 GOSS 网络进行信息同步。

Service 和 Replicas：每一个应用就是一个 Service，而每一次该应用的运行就是 Replicas。

 

 

创建 docker swarm

 

准备 3 台虚拟机：

IP	主机名	说明
192.168.100.100	docker-node1	Manager
192.168.100.101	docker-node2	Worker
192.168.100.102	docker-node3	Worker

初始化 Manager 节点并将两个 Worker 节点加入：

node1 执行：

docker swarm init --advertise-addr=192.168.100.100

结果如图：

复制红色部分到另外两个节点执行！

 

node2 和 node3 执行：

docker swarm join --token SWMTKN-1-4423bymu0axfzp7cr1df6jjq36d5errbhetzlg3zz722lzt2j5-4nopnics4j267mh1gidf8z7nm 192.168.100.100:2377

结果如图：

 

在 node1 节点上查看 Swarm 信息：

docker node ls

结果如图：

类似相关集群的命令在 Worker 节点上执行一般都会报错：

This node is not a swarm manager

 

常见错误：

1. 初始化或者加错了节点想退出：

docker swarm leave --force

 

2. node2 和 node3 加入 swarm 时候报错：

Error response from daemon: error while validating Root CA Certificate: x509: certificate has expired or is not yet valid

这种问题一般是几台服务器的时间不一致，同步下时间一般就好了：

yum -y install ntp
ntpdate -u ntp.api.bz

 

3. node2 和 node3 加入 swam 很久没反应，报错： 

connect: no route to host

这种问题一般是防火墙原因，关闭服务器的防火墙即可：

systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service

 

 

操作 docker swarm 

 

在 docker swarm 中，命令都是基于 service 运行，而且所有服务都是运行在 Manager 节点。

【1】创建运行容器：

docker service create --name demo busybox sh -c "while true;do sleep 300; done"

 

【2】查看运行信息：

docker service ls

结果如图：

 

【3】查看该容器运行在哪个节点：

docker service ps demo

结果如图：

通过 create 时候的名字查找，但这个名字并不是容器名字。

 

【4】将容器运行多个节点：

docker service scale demo=3

查看：

docker service ps demo

结果如图：

可以看到，3个容器被平均分配到了各个节点。

 

【5】删除容器：

docker container rm -f a98aad768cb9

先随便删除一个容器，再查看，结果如图：

可以发现，容器在短时间内会少掉一个节点，但是随即再度恢复成 3 个节点。

docker service ps demo

查看详细信息，结果如图：

可以看到一个被 Shutdown 的容器。值得注意的是，这个容器并不存在了已经。

 

【6】删除整个 Service：

docker service rm demo

结果如图，啥都不剩：

 

 

实战 - docker swarm 部署 wordpress

 

注意：在做这个实战之前，最好将 3 个节点的 docker 都重启一下，确保每个节点都存在：docker_gwbridge 和 ingress 网络。

 

【1】在 Manager 节点创建 overlay 网络和 MySQL：

network create -d overlay demo

结果如图：

该创建只存在于 Manager 节点。

docker service create --name mysql --env MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 --env MYSQL_DATABASE=wordpress --network demo --mount type=volume,source=mysql_data,destination=/var/lib/mysql mysql:5.7

和直接 docker run 有着明显的不同，-e 参数变成了 --env，-v 参数变成了 --mount。

查看创建结果：

docker service ls
docker service ps mysql

结果如图：

 

【2】创建 wordpress：

docker service create --name wordpress -p 8888:80 --network demo --env WORDPRESS_DB_PASSWORD=123456 --env WORDPRESS_DB_HOST=mysql wordpress

查看结果：

 

【3】访问测试：

这里使用 Manager 节点的 IP 进行访问的，你也可以使用 Worker 节点的 IP 访问，三个 IP 都是没问题的。基于这一点，就可以实现很多骚操作。

同样，可以启动多个节点：

docker service scale wordpress=3

结果如图：

 

 

Routing Mesh

 

为啥同一 overlay 网络中的多个容器之间能够互相通信，切访问的时候每个 IP 都能访问？

这就是 Routing Mesh，其主要的两种体现：Internal 和 Ingress。

 

Internal：容器与容器之间访问通过 overlay 网络

【1】通过创建两个容器进行测试，分别是 busybox 和 jwilder/whoami：

# 创建测试 overlay 网络
docker network create -d overlay ov-demo1

# 创建两个容器
docker service create --name busybox --network ov-demo1 busybox sh -c "while true;do sleep 3000;done"
docker service create --name whoami --network ov-demo1 -p 8000:8000 -d jwilder/whoami

# 将 whoami 创建成多个节点
docker service scale whoami=3

 

 

【2】进入 busybox 测试：

docker exec -it 1e68d97b6cda sh

结果如图：

记住上面这个 IP。然后去查看几个 whoami 容器的 IP，都不是这个 IP。

那这个 IP 是啥？

学过 LVS 的就知道有个东西叫做 VIP，也就是虚拟 IP，而这里的原理就是 LVS 实现，而这个 IP 就是 VIP，所有才会有访问哪个 IP 都行的结果，而且负载均衡。

 

Ingress： 如果服务有绑定端口，则可以通过任意节点的这个端口访问。

原理在于：当访问指定端口的时候，请求被 gwbridge转发带 ingress-sbox的 namespace 中，然后让 LVS调度给了任意一台机器。

 

 

docker swarm 中的 docker-compose.yml

 

上面学习的 docker swarm 虽然很爽，但是还是没有摆脱手动写很长的命令的束缚。所以有了接下来的专门用于 docker swarm 的 docker-compose.yml。

具体可以参照官方文档：

https://docs.docker.com/compose/compose-file/

这里以部署 wordpress 为例的 docker-compose.yml：

version: '3'

services:

  web:
    image: wordpress
    ports:
      - 8888:80
    environment:
      WORDPRESS_DB_HOST: db
      WORDPRESS_DB_PASSWORD: 123456
    networks:
      - ov-test
    depends_on:
      - db
    deploy:
      mode: replicated
      replicas: 3
      restart_policy:
        condition: on-failure
        delay: 5s
        max_attempts: 3
      update_config:
        parallelism: 2
        delay: 10s

  db:
    image: mysql:5.7
    environment:
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: 123456
      MYSQL_DATABASE: wordpress
    volumes:
      - mysql_test_data:/var/lib/mysql
    networks:
      - ov-test
    deploy:
      mode: global
      placement:
        constraints:
          - node.role == manager

volumes:
  mysql_test_data:

networks:
  ov-test:
    driver: overlay

相比于之前 docker-comse 时写的文件，这里主要多了 deploy 项，具体可以根据官方文档学习。

 

删除掉之前建立的所有容器，运行该配置文件，启动服务：

docker stack deploy wordpess --compose-file=docker-compose.yml

结果如图：

可以发现，在 docker swarm 中管理 docker compose 服务，不是使用 docker service 命令，而是换成了 docker stack 命令进行管理。

查看容器的相关信息：

# 查看 docker  stack 运行情况
docker stack ls

# 查看运行状态
docker stack services wordpess

# 也可以用 service 查看
docker service ls

# 查看更详细的信息
docker stack ps wordpess

 

结果如图：

访问测试：

 

删除服务：

docker stack rm wordpess

 

 

 

实战 - docker swarm 中的复杂项目实战

 

这是一个投票系统，工作原理如下图：

 

 

 

docker-compose 文件：

version: '3'

services:
    
    redis:
        image: redis:alpine
        ports:
            - "6379"
        networks:
            - frontend
        deploy:
            replicas: 2
            update_config:
                parallelism: 2
                delay: 10s
            restart_policy:
                condition: on-failure
    
    db:
        image: postgres:9.4
        volumes:
            - db-data:/var/lib/postgresql/data
        networks:
            - backend
        deploy:
            placement:
                constraints: [node.role == manager]
            
    vote:
        image: dockersamples/exampleenvotingapp_vote:before
        ports:
            - 5000:80
        networks:
            - frontend
        depends_on:
            - redis
        deploy:
            replicas: 2
            update_config:
                parallelism: 2
            restart_policy:
                condition: on-failure
    
    result:
        image: dockersamples/exampleenvotingapp_result:before
        ports: 
            - 5001:80
        networks:
            - backend
        depends_on:
            - db
        deploy:
            replicas: 1
            update_config:
                parallelism: 2
                delay: 10s
            restart_policy:
                condition: on-failure
    
    worker:
        image: dockersamples/exampleenvotingapp_worker
        networks:
            - frontend
            - backend
        labels: [APP=VOTING]
        deploy:
            placement:
                constraints: [node.role == manager]
            restart_policy:
                condition: on-failure
                delay: 10s
                max_attempts: 3    
            
    visualizer:
        image: dockersamples/visualizer:stable
        ports: 
            - 8080:8080
        stop_grace_period: 1m30s
        volumes:
            - "/var/run/docker.sock:/var/run/docker.sock"
        deploy:
            placement:
                constraints: [node.role == manager]

networks:
    frontend:
    backend:
    
volumes:
    db-data:

 

由于这个项目会去下载几个镜像，特别慢，有兴趣的可以自己尝试一下。

 

 

docker 中的密码管理

 

在实际生产中，很多时候数据库的密码不适合直接以明文的形式写出来，比如写在 docker-compose.yml 文件中，所以这就需要对密码进行处理。

对于 docker 中的密码，有两点需要明确：

1. 密码存在 Manager 节点的 Raft database 中，能够同步到其它节点。

2. Secert 在容器内部是以文件的形式保存的。

 

【1】创建 secert：

方法 1：从文件创建，创建一个 passwd 的文件，内容是密码：admin123

# 创建密码
docker secret create pass-demo passwd

# 查看
docker secret ls

 

结果如图：

 

方法 2：从用户输入创建：

echo "admin123" | docker secret create pass-demo1 -

注意最后的 -符号，结果如图：

 

【2】删除密码：

docker secret rm pass-demo1

 

【3】给创建的容器指定密码：

docker service create --name demo --secret pass-demo busybox sh -c "while true;do sleep 300;done"

找到容器的节点，进入容器查看密码：

docker exec -it e80ae4cfdf15 sh

结果如图：

 

【4】如何使用这个文件，以 MySQL 为例：

docker service create --name mysql --secret pass-demo -e MYSQL_ROOT_PASSWORD_FILE=/run/secrets/pass-demo -d mysql

MySQL 镜像有个环境变量是可以指定密码文件的，但是这个特性是 MySQL 8 才具有的。结果如图：

 

【5】如何在 docker-compose.yml 中使用：

version: '3.7'

services:
  
  web:
    image: wordpress
    ports:
      - 8888:80
    secrets:
      - my-password
    environment:
      WORDPRESS_DB_HOST: mysql
      WORDPRESS_DB_PASSWORD_FILE: /run/secrets/my-password
    networks:
      - demo
    depends_on:
      - mysql
    deploy:
      mode: replicated
      replicas: 3
      restart_policy:
        condition: on-failure
        delay: 5s
        max_attempts: 3
      update_config:
        parallelism: 2
        delay: 10s

  mysql:
    image: mysql:5.7
    secrets:
      - my-password
    environment:
      MYSQL_ROOT_PASSWORD_FILE: /run/secret/my-password
      MYSQL_DATABASE: wordpress
    volumes:
      - mysql-data:/var/lib/mysql
    networks:
      - demo
    deploy:
      mode: global
      placement:
        constraints:
          - node.role == manager

volumes:
  mysql-data:

networks:
  demo:
    driver: overlay

secrets:
  my-password:
    file: ./password

有几个地方值得注意：

1. 配置密码的时候指定的是文件。

2. 多了一个顶层配置，secerts 

3. docker-compose.yml 版本是当前最新的，否则可能不支持该语法。

 

 

服务更新

 

服务搭建起来了，那如何在不停止服务的情况下灰度更新它？docker swarm 提供了自己方法。

这里以 Flask 项目为例：

【1】在三个节点的新建目录，app.py 和 Dockerfil：

mkdir docker-update
cd docker-update

app.py：

from flask import Flask
app = Flask(__name__)
@app.route('/')
def hello():
    return "Hello Flask version 1.0\n"
if __name__=="__main__":
    app.run(host="0.0.0.0", port=5000)

Dockerfile：

FROM python:2.7
COPY app.py /app/
RUN pip install flask
WORKDIR /app/
EXPOSE 5000
CMD ["python", "app.py"]

 

【2】将 3 个节点构建成镜像：

docker build -t dylan/flask-test:v1.0 .

 

【3】将 3 个节点 app.py 里面的 1.0 换成 2.0，重新构建镜像：

docker build -t dylan/flask-test:v2.0 .

 

【4】部署 1.0 版本：

docker service create --name flask --publish 9999:5000 --network demo dylan/flask-test:v1.0

 

【5】找到对应的节点访问测试：

sh -c "while true;do curl 127.0.0.1:9999&&sleep 1;done"

结果如图：

 

【6】在线升级：

# 扩展节点
docker service scale flask=3

# 更新 
docker service update --image dylan/flask-test:v2.0 flask

结果如图：

再看看访问的效果：

可以看出在升级过程中，有段时间是双版本并行的，更新完成后都是新的了。这就实现了业务的不中断。

写到这里，docker swarm 的知识差不多了，如果想更深入的学习，可以自己再去研究。

 

 

小结

 

docker swarm 给我们打开了容器编排的大门，但是最终目标还是 K8S，如果感兴趣，可以关注后面的 K8S 内容。