1、Docker Swarm简介

说到集群，第一个想到的就是k8s，但docker官方也提供了集群和编排解决方案，它允许你将多个 Docker 主机连接在一起，形成一个“群集”（Swarm），并可以在这个 Swarm 上运行和管理你的服务。

与Kubernetes相比，Docker Swarm的群集管理功能相对简单，Swarm更适合于小型到中型的容器部署，并且通常用于简单的应用程序部署和管理。

如果经常用docker-compose 的人员来说，可以这样容易理解。

docker-compose：可以在一台机器上使用docker-compose.yml轻松部署多个服务（如nginx,php,mysql）
docker swarm：将一个服务部署至多台机器（如nginx，部署到机器1，机器2，机器3）

2、使用Docker Swarm部署应用

这里用swarm部署一个简单的应用nginx，测试并熟悉swarm。

2.1、准备工作

两台机器，系统ubuntu。
192.168.203.129，192.168.203.130，1台作为manage主服务器，1台作为worker节点。

注：生产环境建议是 3个manager 以上，如果只有2台
manager，当主manager挂掉之后，另一台从manager是不会升级为主manager的
，因为从manager升级为主manager的条件是存活的从manager节点个数必须大于1。

安装docker最新版本默认安装有docker swarm。

防火墙，如果是云服务器，请开放端口2377，允许与工作节点服务器通讯。
一般而言，如果是在多台物理机上搭建swarm集群，那么port就是2377，如果是在docker虚拟机上搭建的，那么port就是2376。

2.2、初始化swarm集群，创建主管理节点

我这里测试129为manager服务器，直接用命令初始化。这将在当前主机上创建一个 Swarm，并将其设置为 Swarm 的管理节点。在此过程中，Docker 会生成一个用于其他节点加入的 token，务必妥善保管这个 token。

sudo docker swarm init --advertise-addr 192.168.203.129

运行结果：

ubuntu@ubuntu:~$ sudo docker swarm init --advertise-addr 192.168.203.129
Swarm initialized: current node (xcpn4el8vvs2hymojpbay8m6q) is now a manager.

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

    docker swarm join --token SWMTKN-1-08hc7u7ed38xnli6ikqzq8flfrr7kzn0bi7d2qiekdsxnstqlm-ed7h0bzk2dno6dmn8luzssj84 192.168.203.129:2377

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

输出文字的意思是此地址已经加入到了这个swarm，你可以使用 docker swarm join –token xxxxx 命令将其它节点加入到这个swarm中来成为工作节点。

查看节点信息：sudo docker node ls,管理节点已经起来了。

ubuntu@ubuntu:~$ sudo docker node ls
ID                            HOSTNAME   STATUS    AVAILABILITY   MANAGER STATUS   ENGINE VERSION
xcpn4el8vvs2hymojpbay8m6q *   ubuntu     Ready     Active         Leader           26.0.0

2.3、添加工作节点

在工作节点服务器，执行上面提示的token即可加入。

sudo docker swarm join --token SWMTKN-1-08hc7u7ed38xnli6ikqzq8flfrr7kzn0bi7d2qiekdsxnstqlm-ed7h0bzk2dno6dmn8luzssj84 192.168.203.129:2377

提示This node joined a swarm as a worker，没有报错说明已经加入管理节点。

住管理节点服务器，再次运行sudo docker node ls，查看节点，已经成功添加。

ubuntu@ubuntu:~$ sudo docker node ls
ID                            HOSTNAME   STATUS    AVAILABILITY   MANAGER STATUS   ENGINE VERSION
iha4vzuoyihcblayk08v7mya4     ubuntu     Ready     Active                          26.0.0
xcpn4el8vvs2hymojpbay8m6q *   ubuntu     Ready     Active         Leader           26.0.0

这里swarm集群就已经搭建完了，是不是很简单。

节点类型转换，如果想将worker节点转换为manager节点，可以运行如下命令。

sudo docker node promote worker-nodename

worker-nodename为自己节点的名称，我这里也可以用ID操作，显示如下，切换成功，状态为Reachable。如果另外一台管理节点挂掉，则新加入的manager节点状态由reachable变为leader, 之前的manager节点状态为unreachable.

ubuntu@ubuntu:~$ sudo docker node promote iha4vzuoyihcblayk08v7mya4
Node iha4vzuoyihcblayk08v7mya4 promoted to a manager in the swarm.
ubuntu@ubuntu:~$ sudo docker node ls
ID                            HOSTNAME   STATUS    AVAILABILITY   MANAGER STATUS   ENGINE VERSION
iha4vzuoyihcblayk08v7mya4     ubuntu     Ready     Active         Reachable        26.0.0
xcpn4el8vvs2hymojpbay8m6q *   ubuntu     Ready     Active         Leader           26.0.0

如果想要节点降级，可以用以下命令：

docker node demote worker-nodename

如果工作节点脱离swarm集群，切换到工作节点服务器，执行命令，

sudo dokcer swarm leave

如果管理器节点脱离swarm集群，增加参数–force即可

sudo docker swarm leave --force

2.4、用swarm部署服务（nginx为例）

集群搭建完成，现在用集群部署nginx服务，以下全部在管理节点操作。

创建网络

在 managmer 上创建一个 overlay 为驱动的网络（默认使用的网络连接为ingress），查看集群环境下的网络列表：docker network ls

sudo docker network create -d overlay nginx_net

部署服务

部署nginx服务命令

sudo docker service create
//指定了使用网络,如上面创建的nginx_net网络
--network nginx_net \
 //创建的容器名
--name my-nginx \
//端口映射
--p 8080:80 \
//创建副本的数量，这里两台机器，就两个副本即可
--replicas 2 \
//镜像
nginx

在管理节点执行

sudo docker service create --network nginx_net --name my-nginx -p 8080:80 --replicas 2 nginx

运行完后，可以用以下命令查看相关信息。

//查看服务列表命令
sudo docker service ls
//服务运行节点命令
sudo docker service ps
//查看my-nginx服务的详细信息：
docker service inspect my-nginx

运行结果如下，nginx已经在两台机器成功运行。

ubuntu@ubuntu:~$ sudo docker service create --network nginx_net --name my-nginx -p 8080:80 --replicas 2 nginx
s07fiokkcgka28tfmwxozouj3
overall progress: 2 out of 2 tasks 
1/2: running   [==================================================>] 
2/2: running   [==================================================>] 
verify: Service s07fiokkcgka28tfmwxozouj3 converged 
ubuntu@ubuntu:~$ sudo docker service ls
ID             NAME       MODE         REPLICAS   IMAGE          PORTS
s07fiokkcgka   my-nginx   replicated   2/2        nginx:latest   *:8080->80/tcp
ubuntu@ubuntu:~$ sudo docker service ps my-nginx
ID             NAME         IMAGE          NODE      DESIRED STATE   CURRENT STATE                ERROR     PORTS
l8aiihhyy6sb   my-nginx.1   nginx:latest   ubuntu    Running         Running about a minute ago             
rx77s1hpyg62   my-nginx.2   nginx:latest   ubuntu    Running         Running about a minute ago             
ubuntu@ubuntu:~$

浏览器测试，分别输入两台机器IP访问，可以看到已经搭建成功。

扩容和缩容

如上，现在只有两台机器，所以只创建了两个副本，如果增加机器或者减少机器，就需要扩容和缩容。
扩容：将my-nginx服务副本数量扩容至6个，命令如下：

sudo docker service update --replicas 6 my-nginx
或者
sudo docker service scale my-nginx=6

扩容完成后，会平均分配副本数量到其他服务器中。

缩容：将副本数从6个缩容至3个，也是使用 docker service update –replicas 或 docker service scale 命令：

sudo docker service update --replicas 3 my-nginx
或者
sudo docker service scale my-nginx=3

移除my-nginx服务：

sudo docker service rm my-nginx

3、Docker Stack简介

Docker Stack(堆栈) 是在 Swarm 上管理服务堆栈的工具。而在上面文章中介绍的 Docker Swarm 只能实现对单个服务的简单部署，于是就引出了Docker Stack。

上面我们介绍到

docker-compose：可以在一台机器上使用docker-compose.yml轻松部署多个服务（如nginx,php,mysql）
docker swarm：将一个服务部署至多台机器（如nginx，部署到机器1，机器2，机器3）

那Docker Stack(堆栈) 是将docker-compose和docker swarm结合起来，在多台服务器集群，部署多个服务。Docker Stack 使用与 Docker Compose 相同的 YAML 文件格式来定义服务堆栈。

4、Docker Stack部署应用

同样以部署nginx为例子，用YAML文件格式编排来部署应用。

4.1、编写YAML文件

创建文件夹，在此文件夹进行工作

mkdir stack-web
cd stack-web

编辑docker-compose.yml

vim docker-compose.yml

内容如下：

version: '3.6'
services:

  nginx:
    image: nginx:latest
    environment:
      - TZ=Asia/Shanghai
    deploy:
      replicas: 2
      restart_policy:
        condition: on-failure
      update_config: 
        parallelism: 2
        delay: 10s
        monitor: 30s
        max_failure_ratio: 0.1
        order: start-first
    ports:
      - 80:80
      - 443:443
    networks:
      - nginx_net

networks:
  nginx_net:
    external: true

在 Swarm 中，你可以使用相同的 Compose 文件来部署这个应用。但有些参数是 Swarm 特有的配置，比如副本数量和部署模式，如deploy标签下是针对堆栈我们在原有 Compose 文件里增加的内容。

上面关于deploy的参数说明：

restart_policy

配置容器的重新启动，代替 restart

condition：值可以为 none 、on-failure 以及 any(默认)

delay：尝试重启的等待时间，默认为 0

max_attempts：在放弃之前尝试重新启动容器次数（默认：从不放弃）。如果重新启动在配置中没有成功 window，则此尝试不计入配置 max_attempts 值。例如，如果 max_attempts 值为 2，并且第一次尝试重新启动失败，则可能会尝试重新启动两次以上。windows：在决定重新启动是否成功之前的等时间，指定为持续时间（默认值：立即决定）。

update_config

配置更新服务，用于无缝更新应用（rolling update)

parallelism：一次性更新的容器数量

delay：更新一组容器之间的等待时间。

failure_action：如果更新失败，可以执行的的是 continue、rollback 或 pause （默认）

monitor：每次任务更新后监视失败的时间(ns|us|ms|s|m|h)（默认为 0）

max_failure_ratio：在更新期间能接受的失败率

order：更新次序设置，top-first（旧的任务在开始新任务之前停止）、start-first（新的任务首先启动，并且正在运行的任务短暂重叠）（默认 stop-first）

4.2、部署堆栈

接下来用以下命令运行部署堆栈

sudo docker stack deploy -c docker-compose.yml nginx-stack

这个命令会创建一个名为 nginx-stack 的堆栈，并根据 Compose 文件中的定义创建服务。
参数说明：
–bundle-file：【实验阶段】分布式应用程序包文件的路径
-c –compose-file ：Stack File 路径
–prune：删除不再被引用的服务
–resolve-image：查询 Registry 以解决镜像摘要和支持的平台可选值：always(默认)、changed、never
–with-registry-auth：向 Swarm 代理发送 Registry 认证详细信息

部署完成后可以用docker stack ls 和 docker stack ps 查看服务节点。
也可以用上面的swarm命令查看服务，docker service ls 和docker service ps。

运行结果如下显示，部署完成。

ubuntu@ubuntu:~/stack-web$ sudo docker stack deploy -c docker-compose.yml nginx-stack
Since --detach=false was not specified, tasks will be created in the background.
In a future release, --detach=false will become the default.
Creating service nginx-stack_nginx

ubuntu@ubuntu:~/stack-web$ sudo docker stack ls
NAME          SERVICES
nginx-stack   1

ubuntu@ubuntu:~/stack-web$ sudo docker stack ps nginx-stack
ID             NAME                  IMAGE          NODE      DESIRED STATE   CURRENT STATE           ERROR     PORTS
wexhzl04qrr0   nginx-stack_nginx.1   nginx:latest   ubuntu    Running         Running 7 minutes ago             
wxt7ovydh38t   nginx-stack_nginx.2   nginx:latest   ubuntu    Running         Running 7 minutes ago             

ubuntu@ubuntu:~/stack-web$ sudo docker service ls
ID             NAME                MODE         REPLICAS   IMAGE          PORTS
qme9n3kq0zxu   nginx-stack_nginx   replicated   2/2        nginx:latest   *:80->80/tcp, *:443->443/tcp

ubuntu@ubuntu:~/stack-web$ sudo docker service ps nginx-stack_nginx
ID             NAME                  IMAGE          NODE      DESIRED STATE   CURRENT STATE            ERROR     PORTS
wexhzl04qrr0   nginx-stack_nginx.1   nginx:latest   ubuntu    Running         Running 31 seconds ago             
wxt7ovydh38t   nginx-stack_nginx.2   nginx:latest   ubuntu    Running         Running 31 seconds ago

浏览器输入IP访问测试，部署完成。

常用命令：

docker stack deploy    部署新的堆栈或更新现有堆栈
docker stack ls    列出现有堆栈
docker stack ps    列出堆栈中的任务
docker stack rm    删除一个或多个堆栈
docker stack services    列出堆栈中的服务

docker stack和docker service 命令有点类似，实际上，Docker Stack是建立在Docker Service之上的一种更高级的抽象。

使用Docker Service时，可以单独管理每个服务，并对其进行伸缩、更新和删除。而使用Docker Stack时，可以将一组相关的服务捆绑在一起，并通过编排文件定义它们之间的关系和依赖性，方便一次性部署和管理整个应用程序。根据您的需求选择合适的工具，单个服务使用Docker Service，复杂应用程序使用Docker Stack。

5、Docker Stack部署多服务应用

上面我们部署了单服务nginx应用，有点简单，为了实现stack更大的左右，我们可以同时部署多服务应用。

示例，同时部署wordpress和mysql服务

编辑YAML文件

vim docker-compose.yml

内容如下

version: '3.8'

services:
  wordpress:
    image: wordpress:latest
    ports:
      - "80:80"
    environment:
      WORDPRESS_DB_HOST: db
      WORDPRESS_DB_NAME: wordpress
      WORDPRESS_DB_USER: wordpress
      WORDPRESS_DB_PASSWORD: qwe12345
    networks:
      - web-network
    deploy:
      replicas: 2
      restart_policy:
        condition: on-failure
        delay: 5s
        max_attempts: 3
      update_config:
        parallelism: 1
        delay: 10s

  db:
    image: mysql:latest
    environment:
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: example
      MYSQL_DATABASE: wordpress
      MYSQL_USER: wordpress
      MYSQL_PASSWORD: qwe12345

    volumes:
      - ./mysql-data:/var/lib/mysql
    #设置网络
    networks:
      - web-network
    deploy:
    #当前容器的扩展类型  replicated可扩展，global不可扩展
      mode: global
      placement:
        constraints:
        # 指定容器部署节点manager
          - node.role == manager

networks:
  web-network:
    driver: overlay

以上mysql的deploy有所不同，因为这里考虑mysql只需要一个就行，不需要多个服务器，所以部署在管理节点即可，根据使用情况调整。

由于上面mysql挂载了文件夹存储数据，所以在当前创建文件夹，否则会因找不到文件夹mysql启动失败。

mkdir mysql-data

启动部署编排

sudo docker stack deploy -c docker-compose.yml wordpress-stack

用docker stack ls 和docker stack ps wordpress-stack查看启动服务信息

ubuntu@ubuntu:~/stack-web$ sudo docker stack ls
NAME              SERVICES
wordpress-stack   2

ubuntu@ubuntu:~/stack-web$ sudo docker stack ps wordpress-stack
ID             NAME                                           IMAGE              NODE      DESIRED STATE   CURRENT STATE            ERROR     PORTS
9e8ustjfy021   wordpress-stack_db.xcpn4el8vvs2hymojpbay8m6q   mysql:latest       ubuntu    Running         Running 7 seconds ago              
pzxcwpxoupmw   wordpress-stack_wordpress.1                    wordpress:latest   ubuntu    Running         Running 12 seconds ago             
jjdn4s2a53e8   wordpress-stack_wordpress.2                    wordpress:latest   ubuntu    Running         Running 12 seconds ago

也可以用swarm的命令 service，查看每个服务对于的node节点信息，如下显示。
wordpress已经分配2个副本，db按要求只有一个节点。

ubuntu@ubuntu:~/stack-web$ sudo docker service ls
ID             NAME                        MODE         REPLICAS   IMAGE              PORTS
ubgozw57txda   wordpress-stack_db          global       1/1        mysql:latest       
060g92r8f8ys   wordpress-stack_wordpress   replicated   2/2        wordpress:latest   *:80->80/tcp
ubuntu@ubuntu:~/stack-web$ sudo docker service ps 060g92r8f8ys
ID             NAME                          IMAGE              NODE      DESIRED STATE   CURRENT STATE           ERROR     PORTS
pzxcwpxoupmw   wordpress-stack_wordpress.1   wordpress:latest   ubuntu    Running         Running 8 minutes ago             
jjdn4s2a53e8   wordpress-stack_wordpress.2   wordpress:latest   ubuntu    Running         Running 8 minutes ago             

ubuntu@ubuntu:~/stack-web$ sudo docker service ps ubgozw57txda
ID             NAME                                           IMAGE          NODE      DESIRED STATE   CURRENT STATE           ERROR     PORTS
9e8ustjfy021   wordpress-stack_db.xcpn4el8vvs2hymojpbay8m6q   mysql:latest   ubuntu    Running         Running 8 minutes ago

浏览器IP访问测试，两个IP都可以正常访问。

这里集群多服务部署就完成了。

6、总结

Docker Swarm 和 Stack，这两者都是 Docker 生态系统中的重要组成部分。Docker Swarm 是 Docker 的原生集群技术，允许你在多个 Docker 主机上部署和管理服务。而 Docker Stack 则是一个管理在 Swarm 集群上运行的服务栈的工具。

虽然 Swarm 和 Stack 可能无法满足所有的用例，例如需要更复杂的调度、网络和安全功能的大规模集群，但对于许多用例，特别是中小规模的项目，Swarm 和 Stack 提供了一种简单、直观的解决方案。

Docker Swarm：
容器编排工具：Docker Swarm 是 Docker 官方提供的容器编排工具，用于在多个 Docker 主机上管理和编排容器化应用。

集群管理：通过 Docker Swarm，用户可以将多个 Docker 主机组成一个集群，并统一管理这些主机上运行的容器。

服务定义：用户可以使用 Docker Swarm 定义服务，将容器组织成一个逻辑单元，包括容器的镜像、端口映射、副本数量等。

自动负载均衡：Docker Swarm 自动在集群中的节点之间分配容器，并提供负载均衡功能，确保应用程序的高可用性和性能。

扩展性：Docker Swarm 具有良好的扩展性，可以根据需求动态扩展集群的规模，并且可以轻松地与其他 Docker 生态系统集成。

Docker Stack：
应用定义：Docker Stack 是用于定义、部署和管理应用程序的工具。它使用 YAML 文件（通常命名为 docker-compose.yml）来描述应用程序的服务、网络和卷等配置。

Swarm 集群部署：Docker Stack 是基于 Docker Swarm 构建的，用户可以使用 Docker Stack 将定义好的应用程序部署到 Swarm 集群中。

服务定义：与 Docker Compose 相似，Docker Stack 允许用户使用 YAML 文件定义多个服务，并指定它们之间的依赖关系、网络连接等。

自动伸缩：通过 Docker Stack，用户可以轻松地扩展应用程序的规模，根据需要增加或减少服务的副本数量。

更新管理：Docker Stack 提供了方便的更新管理功能，用户可以定义更新策略，实现无缝地更新应用程序版本。

总的来说，Docker Swarm 是一个用于集群管理和容器编排的工具，而 Docker Stack 则是在 Swarm 集群中定义、部署和管理应用程序的工具。它们共同构成了 Docker 生态系统中的一部分，为用户提供了强大而灵活的容器化解决方案。

打赏作者

使用 Docker Swarm（集群）和Docker Stack（堆栈）部署容器化应用