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官方文档地址：How nodes work | Docker Swarm
一、概述
Docker Swarm 和 Docker Compose都是 Docker 容器的编排技术。两者的区别在于：Docker Compose 是一个能在单台服务器主机创建多个容器的工具，而Docker Swarm 则可以在多台服务器主机上创建容器集群。
Swarm 是基于 Docker 平台实现的集群技术，可以通过几条简单的指令快速的创建一个Docker集群，接着在集群的共享网络上部署应用，最终实现分布式的服务。
Swarm 也是目前 Docker 官方唯一指定的容器集群管理工具，其主要作用是把若干台Docker 主机抽象为一个整体，并且通过一个入口统一管理这些Docker主机上的各种Docker资源。
Swarm 和 Kubernetes 比较类似，但是更加轻便，功能也相对少一点。Swarm 集群提供给用户管理集群内所有容器的操作接口与使用Docker主机基本相同。
二、Swarm 的核心概念
1. Node（节点）
Node 是一个已加入 Docker Swarm 集群中的容器示例。
2. Service（服务）
Service主要在工作节点上执行任务，创建服务时，需要指定容器的镜像。
3. Task（任务）
Task 是在容器中执行的命令。
三、Swarm 服务的运行部分
Swarm 服务的工作及运行包括以下4部分：
1. 工作节点
工作节点是运行服务的主机或服务器
2. 服务、任务和容器
当服务部署到集群时，管理者将服务定义为服务所需的状态，然后将服务调试为一个或多个副本任务，这些任务在集群的节点上时独立运行的。
容器是一个独立的进程。在Swarm模型中，每个任务调用一个容器。任务类似于插槽，调度器将容器放入插槽中。一旦容器运行，调度器就认为此任务处于运行状态。如果容器的健康监测出现问题，则任务也将终止。
3. 任务和调度
任务是集群内调度的原子单位。当创建或更新服务所需的服务状态时，协调者通过调度任务来实现这些所需的状态。
任务是一个单向机制，通过分配、准备、运行等状态单独运行。如果任务失败，协调者将删除任务以及容器，然后更新服务所需的状态重新创建一个新的任务来替代它。
4. 副本服务和全局服务
副本服务与全局服务是服务部署的两种类型。
对于副本服务，指定要运行的相同任务的数量，每个副本都具有相同的内容。
全局服务是在每个节点上运行一个任务的服务，不需要预先指定任务数量。
四、Swarm 的调度策略
Swarm 在 scheduler 节点（leader节点）运行容器时，会根据指定的策略来计算最适合运行容器的节点，目前支持的策略有 Spread，Binpack，Random。
1. Spread
在同等条件下，Spread 策略会选择运行容器最少的那个节点来运行新的容器。使用Spread 策略会使得容器均衡的分布在集群中的各个节点上运行，一旦一个节点挂掉了，只会损失少部分的容器。
2. Binpack
Binpack策略可以最大化的避免容器碎片化，就是说 Binpack 策略尽可能地把还未使用的节点留给需要更大空间的容器运行，把容器运行在一个节点上面。
3. Random
Random 策略时随机选择一个节点来运行容器，一般用作调试。
五、创建Swarm集群过程
一个Swarm集群的创建需要经历以下三个过程：
（1）发现Docker集群中的各个节点，收集节点状态和角色信息，并监视节点状态的变化。
（2）初始化内部调度（scheduler）模块。
（3）创建并启动API监听服务模块。
一旦创建好这个集群，就可以用“docker service” 命令批量对集群内的容器进行操作。在启动容器后，Docker会根据当前每个Swarm节点的负载进行判断，在负载最优的节点上运行这个任务，用“docker service ls” 和 “docker service ps + taskId” 可以看到任务运行在哪个节点上。
六、Docker Swarm常用管理命令
1. docker swarm 集群管理命令
| 参数 | 说明 |
| init | 初始化集群 |
| join |
将某个节点加入集群 |
| join-token | 管理加入令牌 |
| leave |
从集群中将某个节点删除，强制删除参数为 –force |
| update | 更新集群 |
| unlock | 解锁集群 |
2. docker node 集群节点管理命令
| 参数 | 说明 |
| demote | 将集群中一个或多个节点降级 |
| inspect | 显示集群中一个或多个节点的详细信息 |
| ls | 列出集群中所有节点 |
| promote | 将集群中一个或多个节点提升为管理节点 |
| rm | 从集群中删除停止的节点，强制删除 –force |
| ps | 列出集群中一个或多个节点上运行的任务 |
| update | 更新节点 |
3. docker service 集群服务管理命令
| 参数 | 说明 |
| create | 创建一个新的服务 |
| inspect | 列出一个或多个服务的详细信息 |
| ps | 列出一个或多个服务中的任务信息 |
| ls | 列出所有服务 |
| rm | 删除一个或多个服务 |
| scale | 扩展一个或多个服务 |
| update | 更新服务 |
七、Swarm 集群的部署
1. 部署环境准备
准备三台服务器，服务器规划如下表：
| 服务器角色 | 服务器IP | 备注 |
| Swarm 集群管理节点 | 192.168.65.130 | 主机名：manager |
| Swarm 集群节点 | 192.168.65.129 | 主机名：node1 |
| Swarm 集群节点 | 192.168.65.128 | 主机名：node2 |
修改服务器主机名，配置hosts文件：
[root@manager ~]# cat >>/etc/hosts<<EOF
> 192.168.65.130 manager
> 192.168.65.129 node1
> 192.168.65.128 node2
> EOF
[root@manager ~]# tail -3 /etc/hosts
192.168.65.130 manager
192.168.65.129 node1
192.168.65.128 node2
测试能否ping通node1和node2节点：
[root@manager ~]# ping node1
PING node1 (192.168.65.129) 56(84) bytes of data.
64 bytes from node1 (192.168.65.129): icmp_seq=1 ttl=64 time=1.11 ms
64 bytes from node1 (192.168.65.129): icmp_seq=2 ttl=64 time=1.58 ms
64 bytes from node1 (192.168.65.129): icmp_seq=3 ttl=64 time=0.466 ms
^C
--- node1 ping statistics ---
3 packets transmitted, 3 received, 0% packet loss, time 2003ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.466/1.056/1.587/0.460 ms
[root@manager ~]# ping node2
PING node2 (192.168.65.128) 56(84) bytes of data.
64 bytes from node2 (192.168.65.128): icmp_seq=1 ttl=64 time=0.942 ms
64 bytes from node2 (192.168.65.128): icmp_seq=2 ttl=64 time=0.512 ms
64 bytes from node2 (192.168.65.128): icmp_seq=3 ttl=64 time=0.577 ms
^C
--- node2 ping statistics ---
3 packets transmitted, 3 received, 0% packet loss, time 2001ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.512/0.677/0.942/0.189 ms
node1和node2节点的 hosts 配置和上面一致。
2. 下载Swarm镜像
所有节点都需要下载Swarm镜像：
[root@manager ~]# docker pull swarm
[root@manager ~]# docker images
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
swarm latest 1a5eb59a410f 2 years ago 12.7MB
3. 创建 Swarm 并初始化
执行如下命令，将manager节点加入集群中，同时会产生一个唯一的 token 值，其他节点加入集群的时候需要用到这个token。
–advertise-addr 表示Swarm集群中其他节点使用后面的IP地址与管理节点通信。
下面的输出中也提示了其他节点加入集群的命令：
docker swarm join --token SWMTKN-1-2woh1eb077rtf1q7qp3komnit9gzk7hey7xpdvkeqqy7fmvfxa-3azlbbg466c5ltbxn8fn4z1o3 192.168.65.130:2377[root@manager ~]# docker swarm init --advertise-addr 192.168.65.130
Swarm initialized: current node (vnesir8jo7gbxihtxfs3kh8di) is now a manager.
To add a worker to this swarm, run the following command:
docker swarm join --token SWMTKN-1-2woh1eb077rtf1q7qp3komnit9gzk7hey7xpdvkeqqy7fmvfxa-3azlbbg466c5ltbxn8fn4z1o3 192.168.65.130:2377
To add a manager to this swarm, run 'docker swarm join-token manager' and follow the instructions.
4. 查看当前的信息
[root@manager ~]# docker info
Client:
Context: default
Debug Mode: false
Plugins:
app: Docker App (Docker Inc., v0.9.1-beta3)
buildx: Docker Buildx (Docker Inc., v0.9.1-docker)
scan: Docker Scan (Docker Inc., v0.23.0)
Server:
Containers: 0
Running: 0
Paused: 0
Stopped: 0
Images: 1
Server Version: 20.10.22
Storage Driver: overlay2
Backing Filesystem: xfs
Supports d_type: true
Native Overlay Diff: true
userxattr: false
Logging Driver: json-file
Cgroup Driver: cgroupfs
Cgroup Version: 1
Plugins:
Volume: local
Network: bridge host ipvlan macvlan null overlay
Log: awslogs fluentd gcplogs gelf journald json-file local logentries splunk syslog
Swarm: active
NodeID: vnesir8jo7gbxihtxfs3kh8di
Is Manager: true
ClusterID: fn4adm9k7a7knt79zsx0de7eb
Managers: 1
Nodes: 1
Default Address Pool: 10.0.0.0/8
SubnetSize: 24
Data Path Port: 4789
Orchestration:
Task History Retention Limit: 5
Raft:
Snapshot Interval: 10000
Number of Old Snapshots to Retain: 0
Heartbeat Tick: 1
Election Tick: 10
Dispatcher:
Heartbeat Period: 5 seconds
CA Configuration:
Expiry Duration: 3 months
Force Rotate: 0
Autolock Managers: false
Root Rotation In Progress: false
Node Address: 192.168.65.130
Manager Addresses:
192.168.65.130:2377
Runtimes: io.containerd.runc.v2 io.containerd.runtime.v1.linux runc
Default Runtime: runc
Init Binary: docker-init
containerd version: 9ba4b250366a5ddde94bb7c9d1def331423aa323
runc version: v1.1.4-0-g5fd4c4d
init version: de40ad0
Security Options:
seccomp
Profile: default
Kernel Version: 3.10.0-1160.el7.x86_64
Operating System: CentOS Linux 7 (Core)
OSType: linux
Architecture: x86_64
CPUs: 2
Total Memory: 1.777GiB
Name: manager
ID: NZU5:JH77:546X:VTNX:BSXT:UITP:MYHY:6NZ7:YH6Q:PYU2:BBQX:FEHC
Docker Root Dir: /var/lib/docker
Debug Mode: false
Registry: https://index.docker.io/v1/
Labels:
Experimental: false
Insecure Registries:
127.0.0.0/8
Live Restore Enabled: false
查看当前集群所有节点： 目前只有管理节点
[root@manager ~]# docker node ls
ID HOSTNAME STATUS AVAILABILITY MANAGER STATUS ENGINE VERSION
vnesir8jo7gbxihtxfs3kh8di * manager Ready Active Leader 20.10.22
5. 将node1和node2加入集群
[root@node1 ~]# docker swarm join --token SWMTKN-1-2woh1eb077rtf1q7qp3komnit9gzk7hey7xpdvkeqqy7fmvfxa-3azlbbg466c5ltbxn8fn4z1o3 192.168.65.130:2377
This node joined a swarm as a worker.
[root@node2 ~]# docker swarm join --token SWMTKN-1-2woh1eb077rtf1q7qp3komnit9gzk7hey7xpdvkeqqy7fmvfxa-3azlbbg466c5ltbxn8fn4z1o3 192.168.65.130:2377
This node joined a swarm as a worker.
6. 查看集群节点状态
Swarm集群中node的AVAILABLITY状态有Active和Drain。
其中：Active状态的节点可以接受管理节点的任务指派，Drain状态的节点会结束任务，但不会接受管理节点的任务指派，节点处于下线状态。
[root@manager ~]# docker node ls
ID HOSTNAME STATUS AVAILABILITY MANAGER STATUS ENGINE VERSION
vnesir8jo7gbxihtxfs3kh8di * manager Ready Active Leader 20.10.22
lq0vgrgtwzlzybpxcfxi03y1n node1 Ready Active 20.10.22
r48mnegbxml056jkk0k9c0ng8 node2 Ready Active 20.10.22
切换node2的状态：
切换为 Drain
[root@manager ~]# docker node update --availability drain node2
node2
[root@manager ~]# docker node ls
ID HOSTNAME STATUS AVAILABILITY MANAGER STATUS ENGINE VERSION
vnesir8jo7gbxihtxfs3kh8di * manager Ready Active Leader 20.10.22
lq0vgrgtwzlzybpxcfxi03y1n node1 Ready Active 20.10.22
r48mnegbxml056jkk0k9c0ng8 node2 Ready Drain 20.10.22
切换回 Active
[root@manager ~]# docker node update --availability active node2
node2
[root@manager ~]# docker node ls
ID HOSTNAME STATUS AVAILABILITY MANAGER STATUS ENGINE VERSION
vnesir8jo7gbxihtxfs3kh8di * manager Ready Active Leader 20.10.22
lq0vgrgtwzlzybpxcfxi03y1n node1 Ready Active 20.10.22
r48mnegbxml056jkk0k9c0ng8 node2 Ready Active 20.10.22
在manager节点上查看状态信息：
[root@manager ~]# docker node inspect self
[
{
"ID": "vnesir8jo7gbxihtxfs3kh8di",
"Version": {
"Index": 9
},
"CreatedAt": "2023-01-09T15:33:39.776148204Z",
"UpdatedAt": "2023-01-09T15:33:40.292319277Z",
"Spec": {
"Labels": {},
"Role": "manager",
"Availability": "active"
},
"Description": {
"Hostname": "manager",
"Platform": {
"Architecture": "x86_64",
"OS": "linux"
},
"Resources": {
"NanoCPUs": 2000000000,
"MemoryBytes": 1907744768
},
"Engine": {
"EngineVersion": "20.10.22",
"Plugins": [
{
"Type": "Log",
"Name": "awslogs"
},
{
"Type": "Log",
"Name": "fluentd"
},
{
"Type": "Log",
"Name": "gcplogs"
},
{
"Type": "Log",
"Name": "gelf"
},
{
"Type": "Log",
"Name": "journald"
},
{
"Type": "Log",
"Name": "json-file"
},
{
"Type": "Log",
"Name": "local"
},
{
"Type": "Log",
"Name": "logentries"
},
{
"Type": "Log",
"Name": "splunk"
},
{
"Type": "Log",
"Name": "syslog"
},
{
"Type": "Network",
"Name": "bridge"
},
{
"Type": "Network",
"Name": "host"
},
{
"Type": "Network",
"Name": "ipvlan"
},
{
"Type": "Network",
"Name": "macvlan"
},
{
"Type": "Network",
"Name": "null"
},
{
"Type": "Network",
"Name": "overlay"
},
{
"Type": "Volume",
"Name": "local"
}
]
},
"TLSInfo": {
"TrustRoot": "-----BEGIN CERTIFICATE-----\nMIIBazCCARCgAwIBAgIURK49dyMZAJlkF/+KhZ2ZRwk6hHcwCgYIKoZIzj0EAwIw\nEzERMA8GA1UEAxMIc3dhcm0tY2EwHhcNMjMwMTA5MTUyOTAwWhcNNDMwMTA0MTUy\nOTAwWjATMREwDwYDVQQDEwhzd2FybS1jYTBZMBMGByqGSM49AgEGCCqGSM49AwEH\nA0IABI8ig6isgQODWUgSsSSKj2hpK1Ig1V8anqhu7IySfSeZIvNqa5MqNp54pT4z\nwgXuULB66mh6N3JlzJ9tpVN/WmyjQjBAMA4GA1UdDwEB/wQEAwIBBjAPBgNVHRMB\nAf8EBTADAQH/MB0GA1UdDgQWBBRKK/w5BkNfYY1tDMhNz8od06a+FTAKBggqhkjO\nPQQDAgNJADBGAiEA/VX4ilaDtBobsqitqJZWQfIQFB8D1ky+gkFSsOTkhJUCIQCR\nu5k9T23i2CgboMdA3Ll9TxrOgF4B+qRgmp3auhXFTw==\n-----END CERTIFICATE-----\n",
"CertIssuerSubject": "MBMxETAPBgNVBAMTCHN3YXJtLWNh",
"CertIssuerPublicKey": "MFkwEwYHKoZIzj0CAQYIKoZIzj0DAQcDQgAEjyKDqKyBA4NZSBKxJIqPaGkrUiDVXxqeqG7sjJJ9J5ki82prkyo2nnilPjPCBe5QsHrqaHo3cmXMn22lU39abA=="
}
},
"Status": {
"State": "ready",
"Addr": "192.168.65.130"
},
"ManagerStatus": {
"Leader": true,
"Reachability": "reachable",
"Addr": "192.168.65.130:2377"
}
}
]
7. Swarm集群的web管理
部署Web管理（使用portainer）：
portainer优缺点：
优点：
（1）支持容器管理和镜像管理
（2）部署配置简单，属于轻量级
（3）基于Docker API，安全性高，支持TLS证书认证
（4）支持权限分配
（5）支持集群
缺点：
（1）功能较弱
（2）容器管理不便
[root@manager ~]# docker run -d -p 8088:9000 --restart=always -v /var/run/docker.sock:/var/run/docker.sock --privileged=true portainer/portainer
Web管理登录：
访问8088端口，需要先创建用户：
点击Swarm菜单，可以看到Swarm集群的状态信息：
八、Docker Swarm部署服务实战
1. 创建网络
部署服务前，先创建几个用于集群内不同主机之间容器通信的网络。
[root@manager ~]# docker network create -d overlay dockernet
19hcx39gaenoermz90zrrsu6v
[root@manager ~]# docker network ls
NETWORK ID NAME DRIVER SCOPE
b5f197fd4cf0 bridge bridge local
be209a4c60a6 docker_gwbridge bridge local
19hcx39gaeno dockernet overlay swarm
34f3db72e609 host host local
i6ljilnnt163 ingress overlay swarm
21bc223f3cd7 none null local
2. 创建服务
创建Nginx服务：
–replicas 指定副本数量
[root@manager ~]# docker service create --replicas 1 --network dockernet --name nginx-cluster -p 80:80 nginx
obrqkh0eewqfnvq5h10ymeuj8
overall progress: 1 out of 1 tasks
1/1: running [==================================================>]
verify: Service converged
列出所有服务：
[root@manager ~]# docker service ls
ID NAME MODE REPLICAS IMAGE PORTS
obrqkh0eewqf nginx-cluster replicated 1/1 nginx:latest *:80->80/tcp
列出nginx-cluster服务中的任务信息：
[root@manager ~]# docker service ps nginx-cluster
ID NAME IMAGE NODE DESIRED STATE CURRENT STATE ERROR PORTS
xaqvwxeu81i4 nginx-cluster.1 nginx:latest node1 Running Running 2 minutes ago 可以看到在node1上运行，在node1节点查看容器：
[root@node1 ~]# docker ps
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
64b58014656d nginx:latest "/docker-entrypoint.…" 8 minutes ago Up 7 minutes 80/tcp nginx-cluster.1.xaqvwxeu81i4c1wj6ht1jsgcm
3. 在线动态扩容服务
[root@manager ~]# docker service scale nginx-cluster=5
nginx-cluster scaled to 5
overall progress: 5 out of 5 tasks
1/5: running [==================================================>]
2/5: running [==================================================>]
3/5: running [==================================================>]
4/5: running [==================================================>]
5/5: running [==================================================>]
verify: Service converged
列出nginx-cluster服务中的任务信息：
可以看到服务动态扩容至5个，即5个容器运行着相同的服务，node1上运行着两个，node2上运行着两个。
[root@manager ~]# docker service ps nginx-cluster
ID NAME IMAGE NODE DESIRED STATE CURRENT STATE ERROR PORTS
xaqvwxeu81i4 nginx-cluster.1 nginx:latest node1 Running Running 9 minutes ago
gs7rv8phomso nginx-cluster.2 nginx:latest node2 Running Running about a minute ago
ziru1c6u7v4b nginx-cluster.3 nginx:latest node1 Running Running 3 minutes ago
9zxjl51qs0cd nginx-cluster.4 nginx:latest manager Running Running about a minute ago
a2kg9dk0309r nginx-cluster.5 nginx:latest node2 Running Running about a minute ago 4. 节点故障处理
如果集群中的节点发生故障，会从Swarm集群中被剔除，然后利用自身的负载均衡及调度功能，将服务调度到其他节点上。
停止node1的其中一个容器：
[root@node1 ~]# docker stop 64b58014656d
64b58014656d
列出nginx-cluster服务中的任务信息：
可以看到在 manager 节点重启了一个容器，来代替刚才挂掉的那个
[root@manager ~]# docker service ps nginx-cluster
ID NAME IMAGE NODE DESIRED STATE CURRENT STATE ERROR PORTS
rmca33t8f9k3 nginx-cluster.1 nginx:latest manager Running Running 48 seconds ago
xaqvwxeu81i4 \_ nginx-cluster.1 nginx:latest node1 Shutdown Complete 55 seconds ago
gs7rv8phomso nginx-cluster.2 nginx:latest node2 Running Running 7 minutes ago
ziru1c6u7v4b nginx-cluster.3 nginx:latest node1 Running Running 9 minutes ago
9zxjl51qs0cd nginx-cluster.4 nginx:latest manager Running Running 7 minutes ago
a2kg9dk0309r nginx-cluster.5 nginx:latest node2 Running Running 7 minutes ago 如果需要删除节点上所有容器和任务，可以执行：
[root@manager ~]# docker rm nginx-cluster
以上就是关于Docker Swarm 的介绍。
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