如何在Ubuntu16.04上使用DockerSwarm和DigitalOcean创建Docker容器集群

介绍

Docker Swarm 是用于部署 Docker 主机集群的 Docker 原生解决方案。 您可以使用它快速部署在本地计算机或受支持的云平台上运行的 Docker 主机集群。

在 Docker 1.12 之前，设置和部署 Docker 主机集群需要您使用外部键值存储，例如 etcd 或 Consul 来进行服务发现。 然而，在 Docker 1.12 中，不再需要外部发现服务，因为 Docker 带有一个开箱即用的内存键值存储。

在本教程中，您将学习如何在 DigitalOcean 上使用 Docker 1.12 的 Swarm 功能部署 Docker 机器集群。 集群中的每个 Docker 节点都将运行 Ubuntu 16.04。 虽然您可以运行由数十个、数百个或数千个 Docker 主机组成的集群，但我们将在本教程中设置的集群将由一个管理节点和两个工作节点组成，总共三个集群成员. 完成本教程后，您将能够轻松地将更多节点添加到集群中。

先决条件

对于本教程，您需要：

• 安装了 Docker 的本地计算机。 您的本地计算机可以运行任何 Linux 发行版，甚至是 Windows 或 macOS。 对于 Windows 和 macOS，使用 官方安装程序 安装 Docker。 如果您在本地计算机上运行 Ubuntu 16.04，但未安装 Docker，请参阅 如何在 Ubuntu 16.04 上安装和使用 Docker 以获取说明。
• DigitalOcean API 令牌。 如果您没有，请使用 this guide 生成它。 生成令牌时，请确保它具有读写范围。 这是默认设置，因此如果您在生成它时不更改任何选项，它将具有读写功能。 为了使其更易于在命令行上使用，请确保将令牌分配给该文章中给出的变量。
• 安装在本地计算机上的 Docker Machine，您将使用它来创建三个主机。 在 Windows 和 macOS 上，Docker 安装包括 Docker Machine。 如果您在本地运行 Ubuntu 16.04，请参阅 How To Provision and Manage Remote Docker Hosts with Docker Machine on Ubuntu 16.04 了解安装说明。

第 1 步 — 配置集群节点

我们需要为我们的集群创建几个 Docker 主机。 作为复习，以下命令提供单个 Dockerized 主机，其中 $DOTOKEN 是一个环境变量，用于评估您的 DigitalOcean API 令牌：

docker-machine create --driver digitalocean --digitalocean-image ubuntu-16-04-x64 --digitalocean-access-token $DOTOKEN machine-name

想象一下，必须这样做才能建立一个至少由三个节点组成的集群，一次配置一个主机。

我们可以使用此命令自动配置任意数量的 Docker 主机，并结合一些简单的 Bash 脚本。 在您的本地机器上执行此命令以创建三个 Docker 主机，分别命名为 node-1、node-2 和 node-3：

for i in 1 2 3; do docker-machine create --driver digitalocean \
--digitalocean-image  ubuntu-16-04-x64 \
--digitalocean-access-token $DOTOKEN node-$i; done

命令成功完成后，您可以通过访问 DigitalOcean 仪表板或键入以下命令来验证是否已创建所有机器：

docker-machine ls

输出应类似于以下内容，它应作为查找节点 IP 地址的快速参考：

OutputNAME     ACTIVE   DRIVER         STATE     URL                          SWARM   DOCKER    ERRORS
node-1   -        digitalocean   Running   tcp://111.111.111.111:2376             v1.12.2   
node-2   -        digitalocean   Running   tcp://111.111.111.112:2376           v1.12.2   
node-3   -        digitalocean   Running   tcp://111.111.222.222:2376         v1.12.2

此时，所有三个 Dockerized 主机都已创建，并且您拥有每个主机的 IP 地址。 它们也都在运行 Docker 1.12.x，但还不是 Docker 集群的一部分。 在接下来的步骤中，我们将配置防火墙规则，使节点充当集群的成员，选择其中一个节点并将其设置为 Docker Swarm 管理器，并将其余节点配置为 Docker Swarm 工作人员。

第 2 步 — 配置防火墙规则以允许 Docker Swarm 流量

一个集群必须至少有一个节点作为管理器，但对于生产设置，建议使用三个管理器。 对于这个设置，让我们选择第一个节点并将其设置为 Swarm 管理器。 另外两个节点将是工作节点。

必须在将成为集群一部分的节点上打开某些网络端口，集群才能正常运行。 这需要配置防火墙以允许流量通过这些端口。 由于可以使用三种不同的防火墙应用程序来完成该任务，因此您需要在节点上为每个防火墙应用程序执行的命令已记录在单独的文章中。 按照本指南为每个主机配置防火墙。 在管理器上打开正确的端口，然后重复打开两个客户端节点上的端口。

完成此步骤后，您可以初始化集群管理器。

第三步——初始化集群管理器

我们已经决定 node-1 将是我们的集群管理器，所以从您的本地机器登录到节点：

docker-machine ssh node-1

命令提示符将更改以反映您现在已登录到该特定节点的事实。 要将节点配置为 Swarm 管理器，请键入以下命令：

docker swarm init --advertise-addr node_ip_address

node_ip_address 是节点的 IP 地址。 您可以从 docker-machine ls 的输出或 DigitalOcean 仪表板中获取它。

您将看到如下所示的输出：

OutputSwarm initialized: current node (a35hhzdzf4g95w0op85tqlow1) is now a manager.

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

    docker swarm join \
    --token SWMTKN-1-3k7ighcfs9352hmdfzh31t297fd8tdskg6x6oi8kpzzszznffx-6kovxm3akca2qe3uaxtu07fj3 \
    111.111.111.111:2377

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

输出中包含节点的 ID，在此示例中为 a35hhzdzf4g95w0op85tqlow1，以及有关如何将其他节点添加到集群的说明。

所以现在你有一个配置了管理器的 Docker Swarm。 让我们将剩余的节点添加为工作人员。

第 4 步 — 将节点添加到集群

要完成此步骤，您可能需要打开另一个终端并暂时离开您用于登录 Swarm 管理器的终端选项卡或窗口。

首先，从本地机器连接到 node-2：

docker-machine ssh node-2

然后执行这个命令，其中your_swarm_token是你在上一步创建集群时收到的token，manager_node_ip_address是Swarm manager的IP：

docker swarm join \
--token your_swarm_token \
manager_node_ip_address:2377

命令成功执行后，您将看到以下响应：

OutputThis node joined a swarm as a worker.

注销 node-2，然后使用 node-3 重复此过程以将其添加到您的集群。

您现在已经向集群添加了两个工作节点。 如果防火墙规则配置正确，您现在拥有一个正常运行的 Docker Swarm，所有节点都已同步。

第 5 步 — 管理集群

在管理节点和工作节点分配给集群后，所有 Docker Swarm 管理命令都必须在管理节点上执行。 因此，返回您用于添加管理器的终端并输入此命令以查看集群的所有成员：

docker node ls

输出应该与此类似：

OutputID                           HOSTNAME  STATUS  AVAILABILITY  MANAGER STATUS
2qhg0krj00i4d3as2gpb0iqer    node-2    Ready   Active        
6yqh4bjki46p5uvxdw6d53gc0    node-3    Ready   Active        
a35hhzdzf4g95w0op85tqlow1 *  node-1    Ready   Active        Leader

这个输出表明我们正在处理一个 3 节点的 Docker Swarm 及其节点——一个管理器和两个工人。 要查看可以在管理器节点上运行的其他管理命令，请键入：

docker node --help

有关集群的详细信息，您可以在 manager 或 workers 上使用以下命令（这是一个通用的 Docker 命令）：

docker info

输出应该是这种类型，并且应该指示集群的状态（active 或 pending）、集群中的节点数以及特定节点是否是管理器或工人。

Output...

Network: bridge host null overlay
Swarm: active
 NodeID: a35hhzdzf4g95w0op85tqlow1
 Is Manager: true
 ClusterID: f45u0lh7ag4qsl4o56yfbls31
 Managers: 1
 Nodes: 3
 Orchestration:
  Task History Retention Limit: 5
 Raft:
  Snapshot Interval: 10000
  Heartbeat Tick: 1
  Election Tick: 3
 Dispatcher:
  Heartbeat Period: 5 seconds
 CA Configuration:
  Expiry Duration: 3 months
 Node Address: 104.236.239.4
Runtimes: runc
Default Runtime: runc
Security Options: apparmor seccomp
Kernel Version: 4.4.0-38-generic
Operating System: Ubuntu 16.04.1 LTS
OSType: linux
...

如果在工作节点上重复相同的命令，Is Manager 行应该显示 false。

提示：您可以随时在集群中添加或删除节点。 此外，可以将工作节点提升为管理器，并且可以将管理器转换为工作器。

现在让我们在集群上运行一个服务。

第 6 步 — 在 Docker Swarm 中运行服务

现在你已经启动并运行了一个 Docker Swarm，让我们运行一个测试容器，看看管理器是如何处理它的。 在运行 Docker Engine 1.12 或更高版本的机器上，容器使用 docker service 命令部署为服务。 和 docker node 命令一样，docker service 命令只能在管理节点上执行。

因此，让我们使用官方 Nginx 容器镜像部署一个 Web 服务器服务：

docker service create -p 80:80 --name webserver nginx

在此命令中，我们将 Nginx 容器中的端口 80 映射到集群上的端口 80，以便我们可以从任何地方访问默认的 Nginx 页面。

要查看集群上正在运行的服务，请键入：

docker service ls

输出应采用这种形式。 REPLICAS 列显示有多少服务实例正在运行：

OutputID            NAME       REPLICAS  IMAGE  COMMAND  
0ymctkanhtc1  webserver  1/1       nginx  

您可以使用 docker service ps 后跟服务名称来确定服务在哪些节点上运行。

docker service ps webserver

输出应类似于以下内容：

OutputID                         NAME         IMAGE         NODE    DESIRED STATE  CURRENT STATE                ERROR
39yprxsaaekuif951cl0o4wau  webserver.1      nginx  node-1  Running        Running 7 hours ago   

在此示例中，webserver 服务正在 node-1 上运行。 由于这是在默认端口上运行的 Web 服务器，您可以通过将浏览器指向 http://node-1_ip_address 来访问它。 试试看。 你会看到 Nginx 的默认页面。

借助网状网络的魔力，可以在集群的任何其他节点上访问在节点上运行的服务。 例如，也可以通过将浏览器指向集群中任何节点的 IP 地址来访问此 Nginx 服务，而不仅仅是运行它的节点。 试试看。

Docker Swarm 的另一个特性是扩展服务的能力，即启动额外的服务实例。 假设我们要将之前启动的 webserver 服务扩展到五个实例。 为此，我们只需键入以下命令，系统将再创建四个实例：

docker service scale webserver=5

docker service ps 的输出将显示新实例在哪些节点上启动：

OutputID                         NAME         IMAGE  NODE    DESIRED STATE  CURRENT STATE               ERROR
39yprxsaaekuif951cl0o4wau  webserver.1      nginx  node-1  Running        Running 8 hours ago     
1er2rbrnj6ltanoe47mb653wf  webserver.2      nginx  node-3  Running        Running 14 seconds ago  
evassgyvruh256ebv5pj3bqcz  webserver.3      nginx  node-3  Running        Running 14 seconds ago  
d453agrdpgng47klbl6yfjnka  webserver.4      nginx  node-1  Running        Running 18 seconds ago  
2hsdevx178rg15gqxhzrsnmg6  webserver.5      nginx  node-2  Running        Running 14 seconds ago

这表明四个新实例中有两个在 node-3 上启动，一个在 node-1 上启动，另一个在 node-2 上启动。

最后，如果服务出现故障，它会在同一节点或不同节点上自动重新启动，如果原始节点不再可用。

结论

您已经看到使用 Docker Engine 1.12 和新的 Swarm 模式设置 Docker Swarm 是多么容易。 您还了解了如何在集群上执行一些管理任务。 但还有更多。 要查看可用的 Docker Swarm 命令，请在 Swarm 管理器上执行以下命令。

docker swarm --help

有关 Docker Swarm 的更多信息，请访问 官方文档页面 。 请务必查看 DigitaloOcean 上的其他 Docker 相关文章 。