Docker Swarm 服务部署，轻松实现负载均衡

初始化集群
服务部署
副本控制
负载均衡
滚动更新和归滚
节点管理
网络管理
存储管理
服务发现
Ingress
其他命令
Docker Swarm是 Docker 官方推出的容器编排工具，旨在解决 Docker Compose 单机使用的局限性，满足大规模分布式环境中高效、可靠、管理容器化应用的需求。
标准化和生态整合：Docker Swarm和Docker紧密集成，提供Docker CLI一致的使用，用户可用使用熟悉的Docker命令管理Swarm集群，降低了学习成本。
资源优化和负载均衡：Docker Swarm自动调度容器，根据定义的服务和策略优化资源利用，提供内置负载均衡，实现水平扩展和性能均衡。
集群化和高可用性：Docker Swarm可以实现容器在多台主机上建立集群部署，提高应用容错性和高可用性，内置恢复机制可以确保服务始终可用。
容器化管理需求：Docker Swarm提供自动化、集中化的管理，简化容器部署、扩容、缩容、更新、健康检查等操作，解决了手动管理的复杂性。

演示代码存于gitee.com/ft/docker-s... ，包含app代码，构建各版本镜像Dockerfile、compose-nginx.yaml(包含nginx proxy_pass配置文件)、compose.yaml等，可以克隆本地进行练习使用。

今天更新有点晚，由于内容有点多，花费时间有些久。各位见谅。

Docker Swarm与Docker Compose使用相同的docker-compose.yaml配置，在其上增加的Docker Swarm的独有功能。Docker Swarm不支持build属性，可以将构建好的镜像push到Docker Hub或私有仓库。如果仅在管理节点构建好镜像，未推送到所有节点可访问的公共仓库，当调度到工作节点时，无法拉取到镜像，服务将无法启动成功。

以下使用 1 个主节点（192.168.31.23）和 1 个工作节点（192.168.31.21），演示如何创建集群、加入集群、启动 Docker Swarm 服务、实现负载均衡以及通过标签实现亲和性。

使用Docker Swarm，可以进行如下操作：

1. 初始化集群

使用 Docker Swarm 初始化一个集群，包括设置管理节点（Manager）和工作节点（Worker）。通过运行 docker swarm init 命令创建一个 Swarm 集群：

csharp 复制代码

➜  ~ docker swarm init
Swarm initialized: current node (hq2zqriske8co4x2b5g2hncvx) is now a manager.

To add a worker to this swarm, run the following command:

    docker swarm join --token SWMTKN-1-6cg4dd01sppqhw2deo5h9inxzxho9gzvuarnh7euje2kpts1id-61dilhm0249oihe0wnu2g6xr0 192.168.31.23:2377

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

运行此命令后，会生成一个令牌，使用这个令牌将其他服务器添加到 Swarm 集群中作为工作节点。直接在工作节点运行 docker swarm join --token ... 命令：

csharp 复制代码

➜  ~ docker swarm join --token SWMTKN-1-6cg4dd01sppqhw2deo5h9inxzxho9gzvuarnh7euje2kpts1id-61dilhm0249oihe0wnu2g6xr0 192.168.31.23:2377
This node joined a swarm as a worker.

此时，消息提示节点已作为工作节点加入 Swarm 集群。通过 docker node ls 命令查看集群中的节点：

bash 复制代码

➜  ~ docker node ls
ID                            HOSTNAME   STATUS    AVAILABILITY   MANAGER STATUS   ENGINE VERSION
mquy418xgmsgh5jbrehyhbh0z     debian01   Ready     Active                          26.0.0
hq2zqriske8co4x2b5g2hncvx *   debian03   Ready     Active         Leader           26.0.1

2. 服务部署

定义并部署服务，每个服务可以包含多个容器实例。为部署一个服务，使用 Docker Compose 文件，如以下示例所示的 compose.yaml 文件：

yaml 复制代码

version: '3'
services:
  web:
    image: nginx:1.25
    ports:
      - "80:80"

使用 docker stack deploy 命令部署 Compose 文件中定义的服务：

arduino 复制代码

docker stack deploy -c compose.yaml hello

这将在集群中部署一个名为 "web" 的服务，使用 Nginx 镜像，并将主机的 80 端口映射到容器的 80 端口。使用 curl localhost:80 进行测试。

3. 副本控制

为服务设定所需的副本数（Replicas），Swarm 将自动确保指定数量的容器实例始终保持运行。使用以下命令设置服务的副本数：

ini 复制代码

docker service scale hello=2

输出如下：

ini 复制代码

➜  ~ docker service scale hello_web=2
hello_web scaled to 2
overall progress: 2 out of 2 tasks
1/2: running   [==================================================>]
2/2: running   [==================================================>]
verify: Service hello_web converged

将 "hello_web" 服务的副本数设置为 2，Swarm 将自动启动或停止容器实例以满足指定的副本数。等待一段时间，让 Swarm 自动调节到设置的副本数。通过 curl 192.168.31.21 和 curl 192.168.31.23 访问节点 IP 地址，发现都可以看到 Nginx 默认页面，表明 Docker Swarm 已按要求的副本数成功部署。

4. 负载均衡

Swarm 内置了负载均衡机制，可以自动为服务分配虚拟 IP（VIP）或使用 DNS 轮询（DNS Round-Robin）方式，将外部客户端的请求分发到服务的不同实例。通过 docker service create 命令创建一个具有负载均衡的服务。当 endpoint_mode 设置为 vip 时，Docker Swarm 会为服务分配一个虚拟 IP（VIP）地址。客户端通过这个 VIP 地址访问服务，Swarm 内部则使用 IPVS 或 iptables 等技术将请求透明地分发到服务的各个容器实例上。

修改之前的 compose.yaml 文件，使用 dockerswarmdemo-app:latest 替换 Nginx，该镜像是使用 Go 编写的 demo，用于获取服务器 IP：

yaml 复制代码

version: '3.8'
services:
  app:
    image: dockerswarmdemo-app:latest
    ports:
      - 3003:3003
    deploy:
      mode: replicated
      replicas: 2
      endpoint_mode: vip

使用 docker stack deploy -c compose.yaml hellogo 命令部署，稍等片刻，Docker Swarm 将根据 compose.yaml 的设定启动 2 个副本。查看容器列表：

bash 复制代码

➜  DockerSwarmDemo git:(main) docker ps
CONTAINER ID   IMAGE                        COMMAND                  CREATED          STATUS                    PORTS                                       NAMES
64447d6d52af   dockerswarmdemo-app:latest   "/bin/sh -c ./app"       10 minutes ago   Up 10 minutes             3003/tcp                                    hellogo3_app.1.i2gyvwhveas9awuwgk7y96h0a
36f947e42095   dockerswarmdemo-app:latest   "/bin/sh -c ./app"       12 minutes ago   Up 12 minutes             3003/tcp                                    hellogo3_app.2.qnfunvio51beb2lh0cvb93pht

使用 docker service inspect 获取 Docker Swarm 为 hellogo_app 分配的 VIP IP：

yaml 复制代码

➜  DockerSwarmDemo git:(main) docker service inspect --format '{{range $p := .Endpoint.VirtualIPs}}{{println $p.Addr}}{{end}}' hellogo_app
10.0.0.46/24
10.0.4.2/24

进入其中一个容器的 shell：

bash 复制代码

➜  DockerSwarmDemo git:(main)  docker exec -it hellogo3_app.1.i2gyvwhveas9awuwgk7y96h0a sh
/app # apk add curl
/app # curl 10.0.4.2:3003
{"server_ip":"10.0.4.15"}/app #
/app # curl 10.0.4.2:3003
{"server_ip":"10.0.4.4"}/app #
/app # curl 10.0.4.2:3003
{"server_ip":"10.0.4.15"}/app #
/app # curl 10.0.4.2:3003
{"server_ip":"10.0.4.4"}/app #
/app # curl 10.0.4.2:3003
{"server_ip":"10.0.4.15"}/app

结果显示，每次访问的服务器 IP 在 10.0.4.15 和 10.0.4.4 之间轮询。

5. 滚动更新和回滚

轻松进行服务版本升级，支持滚动更新策略（如分批更新、延迟时间等），并在出现问题时快速回滚到先前版本。

➜  ~ docker images
REPOSITORY                  TAG                IMAGE ID       CREATED          SIZE
dockerswarmdemo-app         v2                 640c0a108907   6 minutes ago    18.1MB
dockerswarmdemo-app         v1                 483a682ee82a   7 minutes ago    18.1MB

滚动更新

使用docker service update命令来更新服务

sql 复制代码

docker service update --image <新镜像> <服务名称>

将出发滚动更新，并将服务的容器副本逐步更新为指定镜像，在不停止服务的情况下进行更新。

sql 复制代码

➜  DockerSwarmDemo git:(main) docker service update --image dockerswarmdemo-app:v2 hellogo_app
image dockerswarmdemo-app:v2 could not be accessed on a registry to record
its digest. Each node will access dockerswarmdemo-app:v2 independently,
possibly leading to different nodes running different
versions of the image.

hellogo_app
overall progress: 1 out of 2 tasks
1/2: running   [==================================================>]
2/2: preparing [=================================>                 ]

回滚

为 dockerswarmdemo-app 镜像构建两个版本。首先使用 docker stack deploy -c compose.yaml hellogo 启动 v1 版本的服务。接着更新 compose.yaml 中的镜像版本为 v2，并再次运行 docker stack deploy -c compose.yaml hellogo 更新现有服务版本为 v2。

当前运行的服务版本

v1

v2  * 当前运行中的版本

使用命令docker service rollback hellogo_app将回滚到前一个版本`，即为v1版本。

sql 复制代码

➜  DockerSwarmDemo git:(main) docker service ls
ID             NAME          MODE         REPLICAS   IMAGE                    PORTS
1fwuf3nfi8ef   hellogo_app   replicated   1/2        dockerswarmdemo-app:v2   *:3003->3003/tcp
➜  DockerSwarmDemo git:(main) docker service rollback hellogo_app
hellogo_app
rollback: manually requested rollback
overall progress: rolling back update: 0 out of 2 tasks                                                                 1/2:
2/2: preparing [=================================>                 ]
service rollback paused: update paused due to failure or early termination of task wv0y6sptgahkwuiewx4v5oues
➜  DockerSwarmDemo git:(main) docker service ls
ID             NAME          MODE         REPLICAS   IMAGE                    PORTS
1fwuf3nfi8ef   hellogo_app   replicated   2/2        dockerswarmdemo-app:v1   *:3003->3003/tcp

当前运行的服务版本

v1 * 当前运行中的版本

v2

6. 节点管理

添加或移除节点、查看节点状态、设置节点约束与亲和性规则，以控制服务在特定节点上的分布。

csharp 复制代码

docker swarm join  // 加入节点
docker node rm <node-name|node-id>  // 移除节点
docker node ls  // 查看节点状态
docker node update --label-add [key=value] <node-name|node-id>  // 设置节点标签，用于运行指定部署时，为服务指定节点标签，指定服务我们指定节点运行

    deploy:
      mode: replicated
      replicas: 1
      endpoint_mode: vip
      placement:
        constraints: # 添加条件约束
          - node.labels.role==web

7. 网络管理

创建和管理覆盖网络（Overlay Networks），实现跨节点的容器间通信，以及为服务提供统一的网络命名空间。

可以通过命令overlay查看，使用Docker Swarm启动的服务使用的驱动为overlay类型。

sql 复制代码

➜  ~ docker network ls
NETWORK ID     NAME                  DRIVER    SCOPE
js0c41lnvw7e   hellogo_default       overlay   swarm

8. 存储管理

配置持久化存储卷（Volumes），确保服务数据在容器迁移或重启时得以保留。在集群中最好使用网络存储，NFS(Network File System)、ceph及者云厂商提供的相关存储类产品。

9. 服务发现

内置的服务发现机制允许服务间通过服务名进行互相访问，无需关心具体的 IP 地址和端口变化。

例如：使用Nginx反向代理hellogo_app服务。

我们不需要知道hellogo_app服务的IP，在没启动服务前，我们也不知道，在Nginx中添加配置即可代理到后端，hellogo_app运行了2个副本。Nginx即默认为我们实现了负载均衡。

arduino 复制代码

 location / {
        proxy_pass http://hellogo_app:3003/;
 }

hellogo_app会替换为实际hellogo_app服务的IP地址。

10. Ingress

Ingress 可以提供负载均衡、SSL 终结和基于名称的虚拟托管。

只启动hellogo_app，创建副本数2

lua 复制代码

docker service create \
  --name hellogo_app \
  --replicas 2 \
  --publish mode=ingress,target=3003 \
  dockerswarmdemo-app:latest

使用docker service create命令，创建服务名hellogo_app，副本数2个，用 Ingress 模式将服务内部的端口 3003 发布到外部。外部访问端口由 Swarm 自动分配，并通过 Ingress 网络进行负载均衡。使用镜像dockerswarmdemo-app:latest

css 复制代码

docker service inspect --format '{{ .Endpoint.Ports }}' hellogo_app
[{ tcp 3003 30000 ingress}]

可以看到我们容器内部的端口为3003，外部访问的端口为30000。

csharp 复制代码

➜  ~ curl http://192.168.31.21:30000/
{"server_ip":"10.0.0.21"}#
➜  ~ curl http://192.168.31.21:30000/
{"server_ip":"10.0.0.20"}#
➜  ~ curl http://192.168.31.21:30000/
{"server_ip":"10.0.0.21"}#
➜  ~ curl http://192.168.31.21:30000/
{"server_ip":"10.0.0.20"}#

使用任何节点IP+PORT都可以访问，提供curl访问可以看出，每次IP会在2个副本之间进行轮询访问。

11. 其他命令

docker swarm leave 工作节点执行，将离开Docker Swarm集群。

docker swarm leave --force只有一个管理节点执行，将失去Docker Swarm集群管理能力。Docker Swarm相关都会停止、断开。

docker service ls 查看Docker Swarm集群中服务，包含ID、名称、模式、副本数、镜像名称、端口映射。

docker service rm <Service ID|Service Name> 删除指定服务。

docker service logs <Service ID|Service Name> 输出指定服务日志。

docker service inspect <Service ID|Service Name> 显示服务详细信息，可使用-f筛选指定内容。

docker service scale <Service Name>=副本数量 缩容或扩容一个服务。

docker create 根据命令参数创建一个服务，可以使用docker service create --help了解。

docker update 根据命令参数更新一个服务，可以使用docker service update --help了解。

docker service rollback 命令用于将服务回滚到之前的一个版本。

docker swarm join-token <worker|manager> 命令获取的相应类型（Worker或Manager）的令牌。

Docker Swarm 是 Docker 官方推出的容器编排解决方案，旨在应对大规模分布式环境下的容器管理挑战，通过提供标准化的接口、强大的资源调度、高可用集群架构以及便捷的容器生命周期管理，极大地简化了容器化应用的部署、扩展和维护过程。

读完后，忍不住要加个关注！不是我吹，但你会后悔没关注的！