4.docker容器编排(docker compose 与 docker swarm)

1.容器编排

容器编排：就是针对容器生命周期的管理，对容器的生命周期进行更快速方便的方式进行管理。

实例：一个java程序，依赖了mysql，redis，要想把 java 程序运行起来，则必须要先启动 mysql、redis。那么这三者这件就存在了依赖关联。
 
容器编排存在的意义：

• 依赖管理，当一个容器必须在另一个容器运行完成后，才能运行时，就需要进行依赖管理
• 副本数控制，容器有时候也需要集群，快速的对容器集群进行弹性伸缩
• 配置共享，通过配置文件统一描述需要运行的服务相关信息，自动化的解析配置内容，并构建对应的服务
   

容器编排的出现，就是让开发者可以更简单的使用容器，省去频繁的写各种命令，docker 容器编排的出现，就类似 shell 脚本，一键搞定！

容器编排，主要有两种模式：

• 基于Docker Compose（单机）
• 基于Swarm（集群）

2.Docker Compose

  Docker Compose 是单机环境下的容器编排。
 
  有的时候我们会需要涉及到在一台机器部署多个容器，那么此时再手动的每次输入相关的一堆配置命令再来启动容器，还是产生了很多无意义的重复性劳动。针对单机的多容器部署的情况，Docker 为我们提供了一个单机版本的服务编排工具 docker-compose
 
  Docker-Compose 可以高效便捷的管理单机上运行的所有容器，它通过 yaml 配置文件的方式完成之前执行 docker run 命令所设置的所有参数，你可以先针对单机上的所有容器进行相关配置，配置完成后即可使用 docker-compose 对单机多容器进行高效的管理
 
  docker compose 容器编排，就是基于docker-compose.yml配置文件进行的容器编排。只要学会如何编写这个配置文件，就会用这个玩意了。

1.Docker Compose 安装

注意：需要注意的是，docker-compose 与docker有版本对应关系，因此在使用docker-compose时需要选择与已安装的docker版本相对应的docker-compose版本，否则可能会出现不兼容或无法正常工作的问题。但是！我在官网一致没有找到 docker 和 docker-compose 的对应关系表啊，有知道的小伙伴能评论发我一下吗？？我只找到个 docker compose 发行版本，依赖的 docker 需要升级的版本，docker compose 发行版本地址：https://docs.docker.com/compose/release-notes。如下图所示：
 

因为 docker 使用的是最新版本：24.0.6，所以 docker compose 也使用了最新版本 2.21.0
 
还有一个对应关系表，在这里，也没有太看懂。地址：

• https://docs.docker.com/compose/compose-file/compose-file-v2
• https://docs.docker.com/compose/compose-file/compose-file-v3

Docker Compose 下载地址：https://github.com/docker/compose/releases/download/v2.21.0/docker-compose-linux-x86_64
 

# step 1:下载 docker compose 最新版本
curl -L "https://github.com/docker/compose/releases/download/v2.21.0/docker-compose-$(uname -s)-$(uname -m)" -o /usr/local/bin/docker-compose
# $(uname -s)  系统内核，即：linux
# $(uname -m)  系统架构，即：x86_64

# step 2:将可执行权限应用于二进制文件
sudo chmod +x /usr/local/bin/docker-compose

# step 3:创建软链
sudo ln -s /usr/local/bin/docker-compose /usr/bin/docker-compose

# step 4:测试是否安装成功
docker-compose --version

2.Docker Compose 示例

# docker 启动 nginx命令：
docker run -d --restart=always --network xxx -v /www/abc:/usr/share/nginx/html -e APP_ENV=dev -p 80:80 --name nginx-compose  nginx
# 命令解释:
# -d  后台运行
# --restart=always   出现异常后总是自动重启
# --network xxx  自定义网络
# -v /www/abc:/usr/share/nginx/html  将[本地目录/www/abc]与[容器目录/usr/share/nginx/html] 进行数据卷绑定
# -e APP_ENV=dev  添加环境变量
# -p 80:80  端口映射
# --name  容器名称
# nginx  镜像名

上述命令，就可以在 docker 中启动一个 nginx 容器了。

• 在不使用来回复制、粘贴的方式，如何将这条命令复用呢？
• 这个命令还不算太长，如果命令更长的怎么办呢？
   

这样就需要用到 docker compose 了。

1.使用 docker-compose 启动 nginx

创建一个/opt/docker/nginx文件夹，在nginx文件夹下创建一个 docker-compose.yml 文件，进入文件，就可以编写 docker compose了

参考官网进行编写docker compose即可。因为docker compose的配置项太多了。截至 2023-09-14，使用的docker 24.0.6和docker compose 2.21.0，所以此处直接使用 Compose V3版本。地址：https://docs.docker.com/compose/compose-file/compose-file-v3
 
配置超级多，根本记不住。所以参考官网来写就好了。
 
如果是一个普通的镜像，更多的关注【服务services】、【网络networks】、【数据卷volumes】这三个配置项就可以了
 

# docker 启动 nginx命令：
docker run -d --restart=always --network xxx -v /www/abc:/usr/share/nginx/html -e APP_ENV=dev -p 80:80 --name nginx-compose  nginx

上面的命令，转成 nginx compose 如下：

version: "3.8"
services: 
  nginx-demo-compose:
    contianer_name: "nginx-compose"
    image: nginx
    restart: always
    networks: nginx_net
    volumes:
      - /www/abc:/usr/share/nginx/html
    environment:
      - APP_ENV=dev
    ports:
      - 80:80
    
networks:
  nginx_net:
    ipam:
      driver: default
      config:
        - subnet: "172.16.238.0/24"

2.docker compose 常用命令

提示： 更详细命令说明，使用 docker compose [命令] --help 了解。比如：docker compose up --help

扩缩容命令：

3.校验 docker-compose.yml 是否有错误

# 进入/opt/docker/nginx 目录,在docker-compose.yml同级下，执行如下命令
docker compose config

4.创建服务，启动容器

进入/opt/docker/nginx 目录下，在docker-compose.yml同级目录下，开始操作

# step 1:创建服务(此处也可以启动compose中的特定服务：docker compose create 服务名)
docker compose create
# step 2:查看服务是否创建成功
docker compose ps -a
# step 3:后台启动容器
docker compose up -d

如图所示：

5.弹性伸缩<扩缩容>

扩缩容命令，如下：

docker compose up -d --scale 服务名=num

扩缩容注意：

• 需要删除 container_name (docker 不允许多个容器具有相同的名称)
• 修改 port 端口映射（一个服务只能一个端口，会提示端口占用问题）

修改后的 docker-compose.yaml 如下：

version: "3.8"
services: 
  nginx-demo:
    image: nginx
    restart: always
    networks: 
      - nginx_net
    volumes:
      - /www/abc:/usr/share/nginx/html
    environment:
      - APP_ENV=dev
    ports:
      - 80   # 此处80代表容器中的80端口,映射到本地的随机端口
    
networks:
  nginx_net:
    ipam:
      driver: default
      config:
        - subnet: "172.16.238.0/24"

修改配置信息后，执行 docker compose up -d，便会重新读取compose配置，启动容器

3.Docker Swarm

Swarm 也是需要提前安装好 Docker Compose ！！！
 
  Swarm 是 Docker 公司推出的用来管理 docker 集群的平台，几乎全部用GO语言来完成的开发的， 它是将一群 Docker 宿主机变成一个单一的虚拟主机，Swarm 使用标准的 Docker API 接口作为其前端的访问入口，换言之，各种形式的DockerClient(compose, docker-py 等) 均可以直接与 Swarm 通信，甚至 Docker 本身都可以很容易的与 Swarm 集成，这大大方便了用户将原本基于单节点的系统移植到 Swarm 上，同时Swarm 内置了对 Docker 网络插件的支持，用户也很容易的部署跨主机的容器集群服务。
 
  Docker Swarm 和 Docker Compose 一样，都是 Docker 官方容器编排项目，但不同的是，Docker Compose 是一个在单个服务器或主机上创建多个容器的工具，而 Docker Swarm 则可以在多个服务器或主机上创建容器集群服务，对于微服务的部署，显然 Docker Swarm 会更加适合。
 
  从 Docker 1.12.0 版本开始，Docker Swarm 已经包含在 Docker 引擎中（docker swarm），并且已经内置了服务发现工具，所以 swarm 我们无需手动安装。
 
  Swarm deamon只是一个调度器(Scheduler) + 路由器(router)，Swarm自己不运行容器，它只是接受Docker客户端发来的请求，调度适合的节点来运行容器，这就意味着，即使Swarm由于某些原因挂掉了，集群中的节点也会照常运行，放Swarm重新恢复运行之后，他会收集重建集群信息。https://github.com/docker/swarm
 
  k8s 的出现早于 swarm，所以 swarm 的诞生，就是为了与 k8s 竞争，k8s 已经很成熟了，所以目前市场上用的 k8s 的还是挺多的，swarm 相对来说用的还不是提多。

1.Swarm 架构图

2.Swarm 节点说明

  运行 Docker 的主机可以主动初始化一个 Swarm 集群或者加入一个已存在的 Swarm 集群，这样这个运行 Docker 的主机就成为一个 Swarm 集群的节点 (node) 。
 
  Swarm节点分为管理 (manager) 节点和工作 (worker) 节点。
 
  管理节点用于 Swarm 集群的管理，docker swarm 命令基本只能在管理节点执行（节点退出集群命令 docker swarm leave 可以在工作节点执行）。一个 Swarm 集群可以有多个管理节点，但只有一个管理节点可以成为 leader，leader 通过 raft 协议实现。通常，第一个启用docker swarm的节点将成为leader，后来加入的都是follower。当前的leader如果挂掉，剩余的节点将重新选举出一个新的leader。每一个manager都有一个完整的当前集群状态的副本，可以保证manager的高可用。
 
  工作节点是任务执行节点，管理节点将服务 (service) 下发至工作节点执行。管理节点默认也作为工作节点。你也可以通过配置让服务只运行在管理节点。worker节点之间，通过control plane进行通信，这种通信使用gossip协议，并且是异步的。
 
  来自 Docker 官网的这张图片形象的展示了集群中管理节点与工作节点的关系。

3.Swarm 集群部署

三台机器如下：每台机器都安装好 docker 和 docker-compose

1.了解docker swarm 命令

# 查看docker swarm 命令
docker swarm --help

[root@localhost ~]# docker swarm --help

Usage:  docker swarm COMMAND

Manage Swarm

Commands:
  init        Initialize a swarm
  join        Join a swarm as a node and/or manager

Run 'docker swarm COMMAND --help' for more information on a command.

# 查看 swarm 集群状态
docker info

# 查看 swarm 集群节点信息
docker node ls

2.初始化集群

# 登录管理节点，并执行如下命令
docker swarm init --advertise-addr 192.168.204.101

# 返回如下信息
[root@localhost ~]# docker swarm init --advertise-addr 192.168.204.101
Swarm initialized: current node (2tlpn6ywqh9kms9ymgndpoinc) is now a manager.

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

    docker swarm join --token SWMTKN-1-3gcmbp3voxo05kw0q4lfe972a1uy7bbch59aabu55i3dnb2eeo-3a26jdpdkmdmvjuj54ki9c14h 192.168.204.101:2377

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

3.work节点加入集群

复制初始化集群返回的命令，分别在 两个work 节点执行，将work节点加入 swarm 集群。
 
记得：关闭防火墙，或者开放端口 2377！！！
先关闭防火墙：systemctl stop firewalld
然后永久关闭防火墙：systemctl disable firewalld

# 加入swarm集群命令
docker swarm join --token SWMTKN-1-3gcmbp3voxo05kw0q4lfe972a1uy7bbch59aabu55i3dnb2eeo-3a26jdpdkmdmvjuj54ki9c14h 192.168.204.101:2377

加入成功如图所示：

4.查看swarm集群节点信息

进入 manager 管理节点，通过 docker node ls 查看集群节点信息。work 节点无法查看哦！

4.部署服务命令

在管理节点，通过命令 docker service 部署服务，通过docker service --help 查看详细命令

5.部署服务

在管理节点，通过命令 docker service 部署服务，此处来部署一个 nginx 服务

# 部署一个nginx服务
docker service create --replicas 1 -p 80:80 --name nginx_swarm nginx
# --replicas 1  一个副本
# -p 80:80 端口映射
# --name 自定义名称

# manager管理节点, 查看所有service服务
docker service ls

# 在 manager 和 work 节点,都执行 docker ps 命令，查看服务是否启动成功
docker ps

# 访问服务
curl 192.168.204.101

如果要想在管理端去访问 curl 192.168.204.202 和 192.168.204.203，也显示服务正常。
需要先扩容至副本数为 3，即可。
 
提示：另一种情况：副本数为3后，现在指定节点203退出swarm集群，此时 3 个副本就会重新分配(比如：201机器2个副本，202机器1个副本，如果此时203节点重新加入后，即使203这个节点上没有这个副本，集群会帮我们自动分发服务，你同样还是可以访问curl 192.168.204.203 成功)

6.弹性伸缩<扩缩容>

以下命令，在 manager 管理节点执行操作

# 副本数扩容(nginx_swarm:服务名)
docker service update --replicas 3 nginx_swarm

错误提示：error creating external connectivity network: Failed to Setup IP tables: U
解决方案：关闭防火墙后，需要重启 docker 服务
命令：service docker restart

缩容

修改 --replicas 的个数即可。

7.节点离开swarm集群

# 哪个节点要离开集群，在指定节点执行如下命令
docker swarm leave

管理节点查看节点信息，可以看到有个节点已经Down了

8.删除离开的节点

以下命令，在 manager 管理节点执行操作

# 删除节点(nodeId 通过 docker node ls 查看)
docker node rm [nodeId]

9.离开的节点，再次加入swarm集群

在要加入集群的节点执行如下命令：

# 查看加入woker的命令
docker swarm join-token worker
# 再次执行刚才的，加入swarm集群命令即可
docker swarm join --token SWMTKN-1-3gcmbp3voxo05kw0q4lfe972a1uy7bbch59aabu55i3dnb2eeo-3a26jdpdkmdmvjuj54ki9c14h 192.168.204.101:2377

附：join token其他常见命令：
docker swarm join-token worker：查看加入woker的命令。
docker swarm join-token manager：查看加入manager的命令
docker swarm join-token --rotate worker：重置woker的Token。
docker swarm join-token -q worker：仅打印Token。

10.退出 docker swarm 集群

# work 节点:
docker swarm leave
# manager节点:
docker swarm leave -f

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