docker高级02

1.Docker Swarm

1.1 简介

Docker Swarm 是由 Docker 公司推出的 Docker 的原生集群管理系统，它将一个 Docker主机池变成了一个单独的虚拟主机，用户只需通过简单的 API 即可实现与 Docker 集群的通信。

Docker swarm 使用 GO 语言开发，从 Docker 1.12.0版本开始，Docker swarm 已经内置于Docker引擎中，无需再专门的进行安装配置。

官网： https://docs.docker.com/engine/swarm/

1.1.1 节点

在 Docker Swarm 中，Manager 节点是集群的核心管理组件，负责维护集群状态、调度任务、处理 API 请求以及确保集群的高可用性。Manager 节点通过 Raft 一致性算法实现分布式一致性，确保集群的稳定运行。

Manager 节点的作用

1. 集群管理：
   • Manager 节点负责管理整个 Swarm 集群，包括节点的加入、离开、状态监控等。
   • 它维护集群的全局状态，并确保所有节点的一致性。
2. 任务调度：
   • Manager 节点根据服务的定义和资源需求，将任务（Tasks）调度到合适的 Worker 节点上运行。
   • 调度策略包括节点资源、约束条件（constraints）和偏好（preferences）等。
3. 高可用性：
   • Manager 节点通过 Raft 一致性算法实现高可用性。
   • 多个 Manager 节点组成一个高可用集群，确保即使某个 Manager 节点失效，集群仍能正常运行。
4. API 服务：
   • Manager 节点提供 Docker API 服务，用于接收用户的管理请求（如创建服务、更新配置等）。
   • 所有对 Swarm 集群的操作（如 docker service create）都通过 Manager 节点执行。
5. 维护集群状态：
   • Manager 节点维护集群的全局状态，包括服务、网络、卷、配置和密钥等信息。
   • 这些状态信息通过 Raft 日志在多个 Manager 节点之间同步。
6. Leader 选举：
   • 在多个 Manager 节点中，会选举出一个 Leader 节点，负责处理集群的管理任务。
   • 如果 Leader 节点失效，剩余的 Manager 节点会重新选举一个新的 Leader。
7. 安全性：
   • Manager 节点负责管理 Swarm 集群的安全配置，如 TLS 证书、加密密钥等。
   • 它还控制节点的加入和权限管理。

在 Docker Swarm 中，Worker 节点是 Swarm 集群的重要组成部分，主要负责运行和管理由 Swarm 调度的容器化任务（Tasks）。Worker 节点不参与 Swarm 集群的管理和决策，而是专注于执行实际的工作负载。

Worker 节点的作用

1. 运行服务任务：
   • Worker 节点负责运行由 Swarm Manager 节点调度的服务任务（Tasks）。
   • 每个任务通常对应一个容器实例。
2. 负载均衡：
   • Worker 节点通过 Swarm 的内置负载均衡机制，确保服务的高可用性和性能。
   • Swarm 会自动将任务分配到可用的 Worker 节点上。
3. 扩展性和弹性：
   • Worker 节点可以根据需要动态扩展或缩减，以应对工作负载的变化。
   • 如果某个 Worker 节点失效，Swarm 会将该节点上的任务重新调度到其他健康的 Worker 节点上。
4. 资源提供：
   • Worker 节点提供计算、存储和网络资源，用于运行容器化应用。
5. 与 Manager 节点协作：
   • Worker 节点从 Manager 节点接收任务指令，并定期向 Manager 节点报告状态。
   • Worker 节点不参与集群管理决策（如 Leader 选举、服务调度策略等）。

1.1.2 服务、任务、容器

1. Service（服务）

• 定义：

  • Service 是 Swarm 中部署和管理的核心单元，代表一个长期运行的应用或微服务。
  • 它定义了应用的镜像、副本数量、网络配置、存储卷、环境变量等。

• 特点：

  • Service 是面向用户的抽象，用户通过创建和管理 Service 来部署应用。

  • Service 可以指定副本数量（Replicated Mode）或全局模式（Global Mode）。

    • Replicated Mode：指定固定数量的任务副本。

    • Global Mode：在每个符合条件的节点上运行一个任务。

2. Task（任务）

• 定义：

  • Task 是 Service 的具体实例化单位，代表一个容器化的任务。
  • 每个 Task 对应一个容器，由 Swarm Manager 调度到某个节点上运行。

• 特点：

  • Task 是 Swarm 调度的最小单位。
  • 每个 Task 包含容器的配置信息（如镜像、网络、存储卷等）。
  • Task 的状态由 Swarm Manager 监控和管理（如运行中、失败、完成等）。

• 示例：

  • 如果一个 Service 定义了 3 个副本，Swarm 会创建 3 个 Task，每个 Task 对应一个容器。

3. Container（容器）

• 定义：
  • Container 是 Task 的实际运行实例，是 Docker 容器化的具体表现。
  • 它是基于镜像创建的运行时环境，包含应用代码、依赖和配置。
• 特点：
  • Container 是 Task 的具体实现，由 Task 定义其配置。
  • 每个 Container 在某个节点上运行，由 Docker 引擎管理。
• 示例：
  • 如果一个 Task 被调度到某个节点上，Docker 会在该节点上启动一个对应的容器。

三者的关系

1. 层次结构：
   • Service > Task > Container
   • 一个 Service 包含多个 Task，每个 Task 对应一个 Container。
2. 创建流程：
   • 用户创建一个 Service，并指定副本数量。
   • Swarm Manager 根据 Service 的定义，创建相应数量的 Task。
   • 每个 Task 被调度到某个节点上，并由 Docker 引擎启动对应的 Container。
3. 状态管理：
   • Swarm Manager 监控 Service、Task 和 Container 的状态。
   • 如果某个 Container 失效，Swarm 会重新调度对应的 Task，并在其他节点上启动新的 Container。

1.2 swarm集群

现要搭建一个 docker swarm 集群，包含5个swarm 节点。这5个swarm 节点的IP与暂时的角色分配如下（注意，是暂时的）：

先了解以下命令：

docker1：
初始化swarm，默认自己会成为 manager 节点。

# 在 docker1 初始化 swarm
docker swarm init

注：用 docker info 查看信息

docker4：
把 docker4 作为 worker节点加入swarm

# To add a worker to this swarm, run the following command:
docker swarm join --token SWMTKN-1-5pj3mb6esgm13y7u2dvyre7jyaw2an7g628yg9nkgynp55ewhd-15di9u6twoea9ghapqmk99ozt 192.168.9.3:2377

docker2 和 docker3：
把 docker2和docker3 作为 manager 节点加入 swarm

# 在docker1上
# To add a manager to this swarm, run 'docker swarm join-token manager' and follow the instructions.
docker swarm join-token manager

# 在docker2 和 docker3 上
docker swarm join --token SWMTKN-1-5pj3mb6esgm13y7u2dvyre7jyaw2an7g628yg9nkgynp55ewhd-0b465wi3hij8yqjea9qoqybm1 192.168.9.3:2377

查看命令说明

docker5：
把 docker5 作为 worker节点加入swarm

同理，也可以在docker1 运行：

# 在docker1上
docker swarm join-token worker

# 在docker5上
docker swarm join --token SWMTKN-1-5pj3mb6esgm13y7u2dvyre7jyaw2an7g628yg9nkgynp55ewhd-15di9u6twoea9ghapqmk99ozt 192.168.9.3:2377

查看节点信息：

docker node ls

1.3 节点维护

1.3.1 退群进群

worker 节点

worker 节点退群，以docker5 为例

# 在docker5上
docker swarm leave

在其他主机如docker1，查看节点信息（发现 docker5 的状态为 down）

docker5 重新加入 swarm

在docker1，查看节点信息，发现有两个 docker5 节点，但是ID不同。
这也就说明节点其实是逻辑概念，某台docker主机上可以存在若干节点。

要删除down节点，可以：docker node rm

再次查看节点

manager 节点

manager 节点退群，以docker3 为例：

这个错误表明你正在尝试从 Docker Swarm 集群中的一个 Manager 节点上执行 docker swarm leave 命令，而该节点当前是 Swarm 集群的管理者之一。由于 Manager 节点在 Swarm 中负责维护集群状态和一致性（通过 Raft 算法），直接离开可能会导致集群失去法定人数（quorum），从而无法正常工作。

错误原因

1. Manager 节点的重要性：
   • Swarm 集群需要多数（quorum）的 Manager 节点在线才能正常工作。如果过多的 Manager 节点离开，集群将无法达成共识，导致无法管理服务。
   • 例如，如果你有 3 个 Manager 节点，至少需要 2 个在线才能维持集群的正常运行。
2. 直接离开的后果：
   • 如果你从一个 Manager 节点上直接执行 docker swarm leave，可能会导致集群失去 quorum，从而无法继续运行。

解决方法

方法 1：降级 Manager 节点

如果你希望该节点离开 Swarm 集群，但不影响集群的正常运行，可以先将该节点从 Manager 降级为 Worker 节点，然后再离开。

1. 降级节点：

   docker node demote <NODE-ID>
   

   • 将 <NODE-ID> 替换为你要降级的节点的 ID（可以通过 docker node ls 查看）。

2. 离开 Swarm：

   docker swarm leave
   

方法 2：强制离开

如果你确定要强制该节点离开 Swarm 集群，可以使用 --force 参数。但请注意，这可能会导致集群失去 quorum，从而无法正常工作。

1. 强制离开：

   docker swarm leave --force
   

2. 如果集群因此失去 quorum，你需要手动恢复集群：

   • 在剩余的 Manager 节点上执行以下命令，强制重新初始化集群：

     docker swarm init --force-new-cluster
     

   • 这将使当前节点成为新的 Swarm 集群的 Leader，并尝试恢复集群状态。

方法 3：恢复集群

如果集群已经失去 quorum 且无法正常工作，可以尝试以下步骤恢复：

1. 在剩余的 Manager 节点上执行：

   docker swarm init --force-new-cluster
   

   • 这会强制重新初始化 Swarm 集群，并使当前节点成为新的 Leader。

2. 重新加入其他节点：

   • 使用 docker swarm join-token 获取新的加入令牌，然后让其他节点重新加入集群。

测试方法1

把 docker3 降级

此时 docker3 已经从 manager 变为了 worker，从docker1 查看信息如下：

也可以在 docker1 把 docker3 提升为 manager：

1.3.2 更改角色 （升级降级）

在 manager 节点上可以更新节点信息

docker3 降级为 worker：

docker3 升级为 manager：

1.3.3 节点标签

可以给节点添加、更改、删除标签

1.4 manager 自动锁定

在 manager 集群中，swarm 通过 Raft 日志方式维护了 manager 集群中数据的一致性。即在 manager 集群中每个节点通过 manager 间通信方式维护着自己的 Raft 日志。

但在通信过程中存在有一种风险：Raft 日志攻击者会通过 Raft日志数据的传递来访问篡改 manager 节点中的配置或数据。为了防止被攻击，swarm 开启了一种集群自动锁定功能，为 manager 间的通信启用了 TLS 加密。用于加密和解密的公钥与私钥，全部都维护在各个节点的 Docker 内存中。

开启了自动锁定后，一旦节点的 Docker 重启，则密钥丢失，那么集群就会出问题。

swarm 中通过 autolock 标志来设置集群的自动锁定功能：为 true 则开启自动锁定，为 false 则关闭自动锁定。

1.4.1 开启 autolock

在初始化时可以用 --autolock=true 开启自动锁定：

如果已经初始化过了，但未开启自动锁定，可以通过 docker swarm update 命令进行更新开启自动锁定

用 docker info 查询，之前的案例中，autolock 并未开启：

在任意一台 manager 执行 update 都可开启 autolock：

此时 docker info：

如果 unlock-key 忘记了，可用以下命令查询：

1.4.2 状况模拟

假设 docker3 宕机了：

在其他 manager 查看节点信息：

假设 docker3 故障排除又开机了：
发现它不会自动成为 manager 节点，因为自动锁定的问题，需要对其进行解锁

此时用 docker info 查看也会发现 swarm 已锁定：

解锁：

注：在生产环境中会开启自动锁定，但为了学习方便，还是不开启自动锁定了。
（docker swarm update --autolock=false）

1.5 服务创建

在 Docker Swarm 中创建服务非常简单，下面以部署 tomcat 服务为例，详细讲解如何创建和管理服务。

使用 docker service create 命令创建 Tomcat 服务。

docker service create --name tomcat -p 8081:8080 --replicas 3 tomcat:8.5.32

参数说明：

• --name tomcat：指定服务名称为 tomcat。
• -p 8081:8080：将宿主机的 8080 端口映射到容器的 8080 端口（Tomcat 默认端口）。
  • 也可以写成 --publish published=8080,target=8080
• --replicas 3：指定运行 3 个副本（即 3 个 Tomcat 容器）。
• tomcat:8.5.32：使用官方 Tomcat 8.5.32 镜像。
• --limit-cpu 0.5
• --limit-memory 512m

查看服务情况：

查看日志：

访问对应主机的tomcat服务：（docker3、docker2、docker5）

deepseek：docker swarm 怎么创建服务，请以tomcat为例讲解

1.6 服务的负载均衡

1.7 task伸缩与容错

1.8 服务回滚与全局部署

2.CI/CD与Jenkins

器）。

• tomcat:8.5.32：使用官方 Tomcat 8.5.32 镜像。
• --limit-cpu 0.5
• --limit-memory 512m

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查看服务情况：

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查看日志：

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访问对应主机的tomcat服务：（docker3、docker2、docker5）

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deepseek：docker swarm 怎么创建服务，请以tomcat为例讲解

1.6 服务的负载均衡

1.7 task伸缩与容错

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1.8 服务回滚与全局部署

2.CI/CD与Jenkins