Docker Swarm
Docker Swarm 集群本文档介绍了 Docker Swarm 集群的基本概念、工作原理以及相关命令使用示例，包括如何在服务调度中使用自定义标签。本文档适用于需要管理和扩展 Docker 容器化应用程序的生产环境场景。
1. 什么是 Docker Swarm
Docker Swarm 是用于管理 Docker 集群的原生工具，从 Docker 1.12.0 版本开始，Swarm 已经内置于 Docker 引擎中。Swarm 可以将多台 Docker 主机组织成一个统一的虚拟主机，使用户能够轻松部署、管理和扩展容器化应用程序。
官方文档：Docker Swarm Overview
2. 与 Docker Compose 的区别
[*]Docker Compose：适用于单节点环境，通过定义 docker-compose.yml 文件快速搭建和调试容器化应用。
[*]Docker Swarm：专为生产环境设计，支持多节点集群管理和容器编排，还能实现零宕机滚动更新、弹性伸缩等高级功能。
3. Docker Swarm 的工作原理
3.1 基本概念
[*]节点 (Node)
集群中的每个 Docker 主机都被称为一个节点。节点分为两种角色：
[*]Manager 节点：负责集群的管理与控制，集群中可以有多个 Manager，但只有一个 Manager 被选举为 Leader。
[*]Worker 节点：用于运行任务，由 Manager 分配任务后执行相应的容器操作。
[*]多重身份
一个节点可以同时扮演 Manager 和 Worker 的角色。
[*]Raft 协议
使用 Raft 协议选举 Manager Leader 并同步状态信息，要求至少两个 Manager 参与选举。
3.2 工作流程
[*]集群初始化
使用 docker swarm init 命令初始化集群，执行节点自动成为 Manager（通常也是 Leader）。
[*]节点加入
其他 Docker 主机通过 Manager 节点分配的 token 加入集群，并被授予 Manager 或 Worker 角色。
[*]服务定义
通过定义服务来描述容器应用程序，并由 Manager 将任务分配到合适的节点。任务是 Swarm 中最小的调度单位，而一个服务是多个任务的集合。
[*]调度策略
Manager 节点按照调度策略（spread、binpack、random）选择合适的节点部署服务实例。
[*]容器编排
Manager 负责执行创建、启动、停止、重启等操作，保证应用程序持续高可用运行。
4. Swarm 集群管理
4.1 集群节点准备
角色IPHostnameManager1172.16.10.110manager1Manager2172.16.10.111manager2Worker1172.16.10.120worker1Worker2172.16.10.121worker24.2 初始化集群
在 Manager1 上执行以下命令：
docker swarm init --advertise-addr 172.16.10.110执行成功后，输出中会显示用于其他节点加入集群的 token。注意：
[*]参数 --advertise-addr 用于指定通信的 IP 地址（默认端口为 2377），在多网卡环境下建议指定。
查看 token：
docker swarm join-token manager # 查看管理节点 token
docker swarm join-token worker # 查看工作节点 token4.3 节点加入
[*]加入 Manager2
在 Manager2 上执行（请替换与对应的广播地址）：
docker swarm join --advertise-addr <Manager2_IP> --token <manager_token> 172.16.10.110:2377
[*]加入 Worker1 和 Worker2
分别在 Worker 节点上执行：
docker swarm join --advertise-addr <Manager2_IP> --token <manager_token> 172.16.10.110:2377
在 Manager1 上使用 docker node ls 查看当前集群状态。
4.4 集群解散
要将节点退出并从集群移除：
[*]在目标节点上执行：
docker swarm leave [--force] # Manager 节点退出需加 --force
[*]在 Manager 节点上删除该节点：
docker node rm <节点名称>
5. 节点管理
以下命令需在 Manager 节点上执行（Worker 节点无操作权限）：
[*]查看集群所有节点
docker node ls
[*]查看指定节点详情
docker node inspect <节点名称> --pretty
[*]节点升级与降级
bash复制编辑docker node promote <节点名称> # 将 Worker 升级为 Manager
docker node demote <节点名称> # 将 Manager 降级为 Worker
[*]节点下线（暂停任务调度）
docker node update --availability drain <节点名称>
[*]节点上线
docker node update --availability active <节点名称>
6. 服务管理
6.1 服务定义
创建服务时常用的命令格式如下：
bash复制编辑docker service create --name <服务名> \
[-d] [-p] [-e] [--network] [--replicas] [--mount] \
image:tag示例
[*]测试 1：指定副本数、端口映射
docker service create -d --name web-nginx --replicas 2 -p 80:80 nginx
[*]测试 2：传递环境变量
bash复制编辑docker service create -d --name mysql --replicas=1 \
-p 3306:3306 \
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 \
-e MYSQL_DATABASES=test \
mysql:5.7
6.2 服务查看
[*]查看所有服务：
docker service ls
[*]查看指定服务及其任务分布：
docker service ps <服务名>
示例输出：
docker service lsID NAME MODE REPLICAS IMAGE PORTS0jlt1yx8dcox mysql replicated 1/1 mysql:5.7 *:3306->3306/tcpfxha9cy659vu web-nginx replicated 3/3 nginx:1.24.0 *:80->80/tcpdocker service ps <服务名>mysqlID NAME IMAGE NODE DESIRED STATE CURRENT STATE ERROR PORTSwit44m5i6plf mysql.1 mysql:5.7 master Running Running 3 minutes ago6.3 服务移除
docker service rm <服务名称>6.4 服务模式及调度
[*]服务模式
[*]Replicated 模式（默认）：在指定节点上运行多个副本。
[*]Global 模式：在每个节点上都运行一个副本（适合日志收集、监控等场景）。
示例：
docker service create --name cadvisor --mode global \
--mount type=bind,src=/,dst=/rootfs,readonly \
--mount type=bind,src=/var/run,dst=/var/run \
--mount type=bind,src=/sys,dst=/sys,readonly \
--mount type=bind,src=/var/lib/docker/,dst=/var/lib/docker,readonly \
--publish 8888:8080 \
gcr.io/cadvisor/cadvisor:latest
[*]调度约束
通过指定调度约束，可以控制服务任务只在符合要求的节点上运行。
[*]根据节点主机名调度：
docker service create --name my-service \
--constraint 'node.hostname == node01' \
nginx:latest
[*]根据自定义标签调度：
[*]给节点添加自定义 Label
在 Manager 节点上执行（假设给 node01 添加 hm=node01）：
docker node update --label-add hm=node01 node01查看节点标签：
docker node inspect node01 --pretty
[*]使用标签调度创建服务
docker service create --name my-service \
--constraint 'node.labels.hm == node01' \
nginx:latest
在 docker-compose.yml 文件中也可通过 deploy.placement.constraints 设置：
version: '3.8'
services:
web:
image: nginx:latest
deploy:
replicas: 1
placement:
constraints:
- "node.labels.hm == node01"
ports:
- "80:80"部署命令：
docker stack deploy -c docker-compose.yml mystack
[*]移除节点标签
docker node update --label-rm hm node01
6.5 服务日志
查看服务日志：
docker service logs <服务名>7. Swarm 集群的弹性伸缩
弹性伸缩指动态增加或减少服务任务数。
[*]创建服务时指定副本数
docker service create -d --name mysql --replicas=2 \
-p 3306:3306 \
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 \
mysql:5.7
[*]在线伸缩命令
[*]使用 update 命令：
docker service update --replicas <新副本数> <服务名>
[*]或者使用 scale 命令：
docker service scale <服务名>=<副本数>
8. Swarm 集群服务的滚动更新
滚动更新允许在不中断服务的情况下更新服务。常用于灰度发布与镜像升级。
8.1 更新命令示例
例如升级 MySQL 服务镜像版本，从 v5.7 到 v8.0，同时调整副本数量：
docker service update --replicas 5 \
--image mysql:8.0 \
--update-delay 60s \
--update-parallelism 5 \
mysql参数说明：
[*]--update-delay：指定滚动更新每个任务之间的延时（支持秒、分钟、小时）。
[*]--update-parallelism：指定同时更新的任务数。
8.2 镜像版本回退
有两种方式：
[*]方式一：使用 rollback 命令
docker service rollback mysql此命令会回滚到上次成功部署的状态。
[*]方式二：手动指定旧版本进行更新
docker service update --image mysql:5.7 mysql
[*]查看更新状态
docker service inspect --pretty mysql输出中 UpdateConfig 部分会显示当前服务的更新状态，例如 rollback_completed 表示已回滚。
9. 使用 Docker Compose 部署 Swarm 集群
9.1 docker service create 的局限
该命令一次只能创建一个服务，多个服务时较为繁琐，因此推荐使用 Compose 文件配合 docker stack deploy 部署整个应用堆栈。
9.2 Docker Compose 文件中的 Swarm 配置
在 Compose 文件中，可在 deploy 下配置与 Swarm 相关的属性。请注意，使用 docker-compose up 时会忽略 deploy 部分，因此必须通过 docker stack deploy 部署。
示例：
yaml复制编辑version: '3.8'
services:
web:
image: nginx:latest
deploy:
replicas: 2 # 服务副本数
mode: replicated # 服务模式：replicated（默认）或 global
placement:
constraints:
- "node.hostname == node01" # 根据主机名调度
- "node.labels.hm == node01" # 根据自定义标签调度
restart_policy:
condition: on-failure # 仅在容器异常退出时重启
delay: 10s # 尝试重启的间隔时间
max_attempts: 3 # 最大重启尝试次数
ports:
- "80:80"9.3 部署 Stack
使用以下命令部署堆栈：
docker stack deploy -c docker-compose.yml mystack
[*]查看堆栈列表：
docker stack ls
[*]查看堆栈服务：
docker stack services mystack
[*]查看堆栈任务：
docker stack ps mystack
[*]删除堆栈：
docker stack rm mystack
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