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文章首發于微信公眾號《程序員果果》
地址：https://mp.weixin.qq.com/s/RSNL-V4jLE8YVMSWZlJ_Vw
Swarm 在 Docker 1.12 版本之前屬于一個獨立的項目，在 Docker 1.12 版本發布之后，該項目合并到了 Docker 中，成為 Docker 的一個子命令。目前，Swarm 是 Docker 社區提供的唯一一個原生支持 Docker 集群管理的工具。它可以把多個 Docker 主機組成的系統轉換為單一的虛擬 Docker 主機，使得容器可以組成跨主機的子網網絡。
Docker Swarm 是一個為 IT 運維團隊提供集群和調度能力的編排工具。用戶可以把集群中所有 Docker Engine 整合進一個「虛擬 Engine」的資源池，通過執行命令與單一的主 Swarm 進行溝通，而不必分別和每個 Docker Engine 溝通。在靈活的調度策略下，IT 團隊可以更好地管理可用的主機資源，保證應用容器的高效運行。
Swarm的基本架構如下圖所示:
任何規模都有高性能表現
對于企業級的 Docker Engine 集群和容器調度而言，可拓展性是關鍵。任何規模的公司——不論是擁有五個還是上千個服務器——都能在其環境下有效使用 Swarm。
經過測試，Swarm 可拓展性的極限是在 1000 個節點上運行 50000 個部署容器，每個容器的啟動時間為亞秒級，同時性能無減損。
靈活的容器調度
Swarm 幫助 IT 運維團隊在有限條件下將性能表現和資源利用最優化。Swarm 的內置調度器（scheduler）支持多種過濾器，包括：節點標簽，親和性和多種容器部策略如 binpack、spread、random 等等。
服務的持續可用性
Docker Swarm 由 Swarm Manager 提供高可用性，通過創建多個 Swarm master 節點和制定主 master 節點宕機時的備選策略。如果一個 master 節點宕機，那么一個 slave 節點就會被升格為 master 節點，直到原來的 master 節點恢復正常。
此外，如果某個節點無法加入集群，Swarm 會繼續嘗試加入，并提供錯誤警報和日志。在節點出錯時，Swarm 現在可以嘗試把容器重新調度到正常的節點上去。
和 Docker API 及整合支持的兼容性
Swarm 對 Docker API 完全支持，這意味著它能為使用不同 Docker 工具（如 Docker CLI，Compose，Trusted Registry，Hub 和 UCP）的用戶提供無縫銜接的使用體驗。
Docker Swarm 為 Docker 化應用的核心功能（諸如多主機網絡和存儲卷管理）提供原生支持
開發的 Compose 文件能（通過 docker-compose up ）輕易地部署到測試服務器或 Swarm 集群上。Docker Swarm 還可以從 Docker Trusted Registry 或 Hub 里 pull 并 run 鏡像。
有兩種類型的節點： managers 和 workers.
管理節點用于 Swarm 集群的管理，docker swarm 命令基本只能在管理節點執行（節點退出集群命令 docker swarm leave 可以在工作節點執行）。一個 Swarm 集群可以有多個管理節點，但只有一個管理節點可以成為 leader，leader 通過 raft 協議實現。
為了利用swarm模式的容錯功能，Docker建議您根據組織的高可用性要求實現奇數個節點。當您擁有多個管理器時，您可以從管理器節點的故障中恢復而無需停機。
重要說明：添加更多管理節點并不意味著可擴展性更高或性能更高。一般而言，情況正好相反。
工作節點是任務執行節點，管理節點將服務 (service) 下發至工作節點執行。管理節點默認也作為工作節點。你也可以通過配置讓服務只運行在管理節點。下圖展示了集群中管理節點與工作節點的關系。
任務 （Task）是 Swarm 中的最小的調度單位，目前來說就是一個單一的容器。
服務 （Services） 是指一組任務的集合，服務定義了任務的屬性。服務有兩種模式：
兩種模式通過 docker service create 的 --mode 參數指定。下圖展示了容器、任務、服務的關系。
本文通過docker-machine使用VirtualBox驅動程序創建3個VM （已經有Linux主機或虛擬機的跳過此步）：
docker-machine create --driver virtualbox myvm-1
docker-machine create --driver virtualbox myvm-2
docker-machine create --driver virtualbox myvm-3列出虛擬機并獲取其IP地址：
docker-machine ls以下是此命令的示例輸出：
$docker-machine ls
NAME ACTIVE DRIVER STATE URL SWARM DOCKER ERRORS
myvm-1 - virtualbox Running tcp://192.168.99.100:2376 v18.09.1-beta2
myvm-2 - virtualbox Running tcp://192.168.99.101:2376 v18.09.1-beta2
myvm-3 - virtualbox Running tcp://192.168.99.102:2376 v18.09.1-beta2 把第一臺機器myvm-1充當管理節點，第二臺myvm-2 、第三臺myvm-3為工作節點。
使用 docker-machine ssh 連接 myvm-1，Linux主機直接ssh連接就行。
docker-machine ssh myvm-1 初始化swarm
docker swarm init --advertise-addr 192.168.99.100
Swarm initialized: current node (4a8mo8cekpe0vpk0ze963avw9) is now a manager.
To add a worker to this swarm, run the following command:
docker swarm join --token SWMTKN-1-4lzr2216s61ecbyayyqynjwybmxy5y5th6ru8aal2a0d1t2vn3-ekdgf4swlz8fiq4nnzgnbhr5u 192.168.99.100:2377
To add a manager to this swarm, run 'docker swarm join-token manager' and follow the instructions.上面輸出的這一段就是工作節點加入集群的命令：
docker swarm join --token SWMTKN-1-4lzr2216s61ecbyayyqynjwybmxy5y5th6ru8aal2a0d1t2vn3-ekdgf4swlz8fiq4nnzgnbhr5u 192.168.99.100:2377如果你的 Docker 主機有多個網卡，擁有多個 IP，必須使用 --advertise-addr 指定 IP。
執行 docker swarm init 命令的節點自動成為管理節點。
命令 docker info 可以查看 swarm 集群狀態:
Server Version: 18.09.1-beta2
Storage Driver: overlay2
Backing Filesystem: extfs
Supports d_type: true
Native Overlay Diff: true
Logging Driver: json-file
Cgroup Driver: cgroupfs
Plugins:
Volume: local
Network: bridge host macvlan null overlay
Log: awslogs fluentd gcplogs gelf journald json-file local logentries splunk syslog
Swarm: active
NodeID: ib1498ex2q18i7gznb2zgicqq
Is Manager: true
ClusterID: fbyxxjzrtcxc53op35jnyzl7t
Managers: 3
Nodes: 3
Default Address Pool: 10.0.0.0/8 命令 docker node ls 可以查看集群節點信息:
$docker node ls
ID HOSTNAME STATUS AVAILABILITY MANAGER STATUS ENGINE VERSION
ib1498ex2q18i7gznb2zgicqq * myvm-1 Ready Active Leader 18.09.1-beta2連接機器myvm-2
docker-machine ssh myvm-2加入 swarm 集群
$docker swarm join \
--token SWMTKN-1-4lzr2216s61ecbyayyqynjwybmxy5y5th6ru8aal2a0d1t2vn3-ekdgf4swlz8fiq4nnzgnbhr5u \
192.168.99.100:2377
This node joined a swarm as a worker.節點myvm-3，執行myvm-2相同的操作加入集群。
集群的大部分命令需要在管理節點中才能運行
我們進入管理節點 myvm-1 ，查看集群的節點信息。
docker node ls
ID HOSTNAME STATUS AVAILABILITY MANAGER STATUS ENGINE VERSION
ib1498ex2q18i7gznb2zgicqq * myvm-1 Ready Active Leader 18.09.1-beta2
vels0fe3eh6s5cxj1s573v9wx myvm-2 Ready Active 18.09.1-beta2
obxnnqelh5p16wajrwvyn6j8v myvm-3 Ready Active 18.09.1-beta2為了高可用，我們升級工作節點為管理節點。
docker node promote myvm-2
docker node promote myvm-3這時我們再看集群的節點信息
$ docker node ls
ID HOSTNAME STATUS AVAILABILITY MANAGER STATUS ENGINE VERSION
ib1498ex2q18i7gznb2zgicqq * myvm-1 Ready Active Leader 18.09.1-beta2
vels0fe3eh6s5cxj1s573v9wx myvm-2 Ready Active Reachable 18.09.1-beta2
obxnnqelh5p16wajrwvyn6j8v myvm-3 Ready Active Reachable 18.09.1-beta2myvm-2、myvm-3的 集群狀態變為 Reachable（選舉者），因為集群中節點Leader只能有一個，這個類似zookeeper，只不過zookeepers用的算法是paxos，Swarm用的算法是raft。
如果 Manager 想要退出 Swarm 集群， 在 Manager Node 上執行如下命令：
docker swarm leave如果集群中還存在其它的 Worker Node，還希望 Manager 退出集群，則加上一個強制選項，命令行如下所示：
docker swarm leave --force工作節點進行退出集群，需要在工作節點上執行命令：
docker swarm leave退出后的節點，依然可以使用 上面的 docker swarm join --token 重新加入集群。
命令
$ docker service create --replicas 1 --name 別名 鏡像IDreplicas 指定運行服務的數量。
創建一個alpine服務（alpine是一個小型liunx系統）
#運行一個alpine鏡像，并執行ping命令
docker service create --replicas 1 --name test1 alpine ping docker.com查看集群上的服務
$docker service ls
ID NAME MODE REPLICAS IMAGE PORTS
rnu10rprrwzv test1 replicated 1/1 alpine:latest以下命令將nginx容器中的端口80發布到群集中任何節點的端口8080
docker service create \
--name my-web \
--publish published=8080,target=80 \
--replicas 2 \
nginx查看集群上的服務
$ docker service ls
ID NAME MODE REPLICAS IMAGE PORTS
q6wfiizzosmd nginx replicated 3/3 nginx:latest *:8080->80/tcp
rnu10rprrwzv test1 replicated 1/1 alpine:latest service 通過 ingress load balancing 來發布服務，且 swarm 集群中所有 node 都參與到 ingress 路由網格（ingress routing mesh） 中，訪問任意一個 node+PublishedPort 即可訪問到服務。
當訪問任何節點上的端口8080時，Docker將您的請求路由到活動容器。在群節點本身，端口8080可能并不實際綁定，但路由網格知道如何路由流量，并防止任何端口沖突的發生。
路由網格在發布的端口上監聽分配給節點的任何IP地址。對于外部可路由的IP地址，該端口可從主機外部獲得。對于所有其他IP地址，只能從主機內部訪問。
所以訪問 192.169.99.100:8080、192.169.99.101:8080、192.169.99.102:8080 ，都可以訪問到nginx，這樣就實現了負載均衡。因為我們指定--replicas 3 啟動了3個運行nginx的容器 ，所以三個節點myvm-1、myvm-2、myvm-3 上都運行了一個 nginx 的容器，可以通過改其中一個節點上的nginx的歡迎頁 ，然后再訪問，來檢查是否實現了負載均衡。
可以通過scale 來指定運行容器的數量。
docker service scale nginx=2我通過docker service ls 可以看出 nginx 的副本變成了2個
$docker service ls
ID NAME MODE REPLICAS IMAGE PORTS
q6wfiizzosmd nginx replicated 2/2 nginx:latest *:8080->80/tcp初始化swarm或將Docker主機加入現有swarm時，會在該Docker主機上創建兩個新網絡：
在管理節點上查看網絡
$ docker network ls
NETWORK ID NAME DRIVER SCOPE
cb0ccb89a988 bridge bridge local
0174fb113496 docker_gwbridge bridge local
541b62778c0e host host local
8n7xppn5z4j2 ingress overlay swarm
369d459f340d none null localoverlay網絡驅動程序會創建多個Docker守護主機之間的分布式網絡。該網絡位于（覆蓋）特定于主機的網絡之上，允許連接到它的容器（包括群集服務容器）安全地進行通信。Docker透明地處理每個數據包與正確的Docker守護程序主機和正確的目標容器的路由。
創建用于swarm服務的overlay網絡，使用如下命令：
docker network create -d overlay my-overlay我們再次查看網絡，發現可以看到自定義 overlay了。
$docker network ls
NETWORK ID NAME DRIVER SCOPE
cb0ccb89a988 bridge bridge local
0174fb113496 docker_gwbridge bridge local
541b62778c0e host host local
8n7xppn5z4j2 ingress overlay swarm
a23htz7n0pvp my-overlay overlay swarm
369d459f340d none null local集群中部署了兩個服務 nginx、alpine，現在我們進入alpine，去訪問nginx。
docker exec -it test1.1.oonwl8c5g4u3p17x8anifeubi bash/ # ping nginx
ping: bad address 'nginx'wget 192.168.99.100:8080
Connecting to 192.168.99.100:8080 (192.168.99.100:8080)
index.html 100% |*************************************************************************************************************| 612 0:00:00 ETA
我們發現集群中的各個服務不能用名稱訪問的，只能用集群服務發現的路由網絡訪問，那么集群中的服務怎么能通過名稱進行訪問呢，這就需要用到上面自定義的 overlay 網絡。
刪除我們啟動的服務，重新創建指定使用自定義網絡的服務。
docker service rm nginx test1docker service create --name nginx -p 8080:80 --network my-overlay --replicas 3 nginx
docker service create --name test1 --network my-overlay alpine ping www.baidu.com進入test1容器中，重新測試下：
/ # ping nginx
PING nginx (10.0.0.2): 56 data bytes
64 bytes from 10.0.0.2: seq=0 ttl=64 time=0.120 ms
64 bytes from 10.0.0.2: seq=1 ttl=64 time=0.094 ms
64 bytes from 10.0.0.2: seq=2 ttl=64 time=0.108 ms/ # wget nginx
Connecting to nginx (10.0.0.2:80)
index.html 100% |*************************************************************************************************************| 612 0:00:00 ETA發現可以通過名稱進行集群中的容器間的訪問了。
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