Docker Swarm 的介紹

6.1 Docker Swarm 的基本概念

Docker Swarm 是 Docker 提供的一個內建的容器調度系統。它可以讓你建立、管理和擴展 Docker 主機的叢集，把它們轉變成一個單一的邏輯主機，在這個主機上可以運行容器。Swarm 會自動在節點之間分配任務，提供了便利性與容錯性。在這堂課裡，我們會探討主要組件和管理 Docker Swarm 所需的基本指令。

Docker Swarm 的基本概念：

1. 叢集 (Swarm): 一組整合成單一邏輯叢集的 Docker 主機。
2. 管理節點 (Managers): 負責管理叢集並分配任務給工作節點的節點。
3. 工作節點 (Workers): 運行任務並啟動容器的節點。
4. 服務 (Services): 一種對應程式的邏輯概念，描述需要完成什麼任務以及應該啟動多少容器實例。
5. 任務 (Tasks): 是服務的實例化容器，為單一容器單位。

Docker Swarm 的架構：

Docker Swarm 採用了基於管理節點和工作節點的架構。管理節點管理叢集的狀態，而工作節點執行分配的任務。

管理節點：

• 管理叢集的狀態和組態。
• 在工作節點之間分配任務。
• 提供容錯性和高可用性（擁有多個管理節點時）。

工作節點：

• 執行由管理節點指定的任務。
• 根據任務啟動容器。

Docker Swarm 的基本指令：

1. docker swarm init: 初始化一個新的 Swarm 叢集。
2. docker swarm join: 加入現有的叢集。
3. docker node ls: 查看叢集中的節點列表。
4. docker service create: 建立一個新的服務。
5. docker service ls: 查看已啟動的服務。
6. docker service scale: 調整服務至特定數量的實例。
7. docker service rm: 從叢集中刪除服務。

使用 Docker Swarm 可以簡化分散式系統中應用程式的管理，提供容錯性、可擴展性以及便捷的部署方式。

6.2 建立 Docker Swarm 集群

建立並管理 Docker Swarm 集群

步驟 1: 初始化集群

在第一個主機（manager）執行下面的指令：

docker swarm init --advertise-addr <MANAGER_IPl>

這個指令會初始化一個新的 Swarm 集群，將當前節點設為 manager，並輸出加入 worker 節點的命令。

步驟 2: 加入 worker 節點

在其他主機執行 docker swarm init 命令時輸出的指令，將它們加入集群：

docker swarm join --token <SWARM_TOKEN> <MANAGER_IP>:2377

其中：

• <SWARM_TOKEN>: 連接到集群的 token（由 docker swarm init 命令生成）。
• <MANAGER_IP>: manager 節點的 IP 位址。

步驟 3: 檢視節點

要檢視集群中的所有節點，可以使用這個命令：

docker node ls

這個命令會顯示所有節點的清單，包括它們的角色、狀態和可用性。

docker node ls 命令的輸出範例

ID                                    HOSTNAME            STATUS              AVAILABILITY        MANAGER STATUS
qwertyuiop12345    manager-node        Ready               Active             Leader
asdfghjkl67890      worker-node1       Ready               Active
zxcvbnm09876       worker-node2       Ready               Active

欄位解釋：

• ID: 節點的唯一識別碼。
• HOSTNAME: 運行節點的主機名。
• STATUS: 節點的當前狀態（例如 Ready）。
• AVAILABILITY: 節點的可用性（例如 Active）。
• MANAGER STATUS: 顯示節點是否為 manager（例如 Leader, Reachable）或 worker（空白）。

現在 Docker Swarm 集群已經配置完成，你可以開始建立和擴展應用程式了。

6.3 管理 Docker Swarm

管理 Docker Swarm 中的服務

1. 創建服務

創建一個具有指定副本數量的服務：

docker service create --name my_web --replicas 3 -p 8080:80 nginx

在這個範例中，創建了一個名為 my_web 的服務，啟動了 3 個 Nginx 實例。容器將埠 80 曝光為主機的埠 8080。

2. 查看服務

要查看叢集中所有運行中的服務，請使用以下指令：

docker service ls

指令 docker service ls 的輸出範例

ID                     NAME         MODE           REPLICAS     IMAGE
ab12345               my_web       replicated     3/3          nginx:latest

3. 服務擴展

為更改服務的實例（副本）數量，請使用指令 docker service scale：

docker service scale my_web=5

現在服務 my_web 將有 5 個實例。

4. 更新服務

要更新服務映像到新版本，請使用指令 docker service update：

docker service update --image nginx:latest my_web

確保高可用性

Docker Swarm 通過以下方式支持高可用性：

1. 任務分配：在叢集節點之間分配任務，以在故障時自動恢復容器。
2. 支持多個管理者：建議使用奇數數量的管理者（例如 3 或 5），以避免共識問題。
3. 使用副本：為每個服務設置多個副本，以提高容錯能力。

共識的概念

共識是一種大多數節點同意某個操作（例如數據寫入或領袖選舉）的概念，該操作才能被認為是有效的。例如，在一個由 5 個節點組成的叢集中，共識需要至少 3 個節點。

有用的建議！ 確保管理者分佈在不同的實體或雲服務伺服器上，以最大限度地減少同時發生故障的風險。

6.4 Docker Compose 配置範例用於 Docker Swarm

Docker Compose 可以和 Docker Swarm 一起使用以簡化多容器應用程序的管理。

docker-compose.yml 文件的示例

version: '3.8'

services:
  web:
    image: nginx:latest
    ports:
      - "8080-8090:80"
    deploy:
      replicas: 3
      restart_policy:
        condition: on-failure
    networks:
      - my_overlay_network

  db:
    image: postgres:latest
    environment:
      POSTGRES_PASSWORD: example
    deploy:
      replicas: 1
      restart_policy:
        condition: on-failure
    networks:
      - my_overlay_network

networks:
  my_overlay_network:
    driver: overlay
    

在 Swarm 中啟動 Docker Compose 堆棧

要在 Docker Swarm 中部署堆棧，使用以下命令：

docker stack deploy -c docker-compose.yml mystack

查看堆棧

查看已部署的堆棧：

docker stack ls

查看堆棧中的服務

docker stack services mystack