一. 什么是docker swarm?
Swarm 在 Docker 1.12 版本之前属于一个独立的项目，在 Docker 1.12 版本发布之后，该项目合并到了 Docker 中，成为 Docker 的一个子命令。目前，Swarm 是 Docker 社区提供的唯一一个原生支持 Docker 集群管理的工具。它可以把多个 Docker 主机组成的系统转换为单一的虚拟 Docker 主机，使得容器可以组成跨主机的子网网络。
Docker Swarm 是一个为 IT 运维团队提供集群和调度能力的编排工具。用户可以把集群中所有 Docker Engine 整合进一个「虚拟 Engine」的资源池，通过执行命令与单一的主 Swarm 进行沟通，而不必分别和每个 Docker Engine 沟通。在灵活的调度策略下，IT 团队可以更好地管理可用的主机资源，保证应用容器的高效运行。
Swarm的基本架构如下图所示:
二. Docker Swarm 优点
任何规模都有高性能表现
对于企业级的 Docker Engine 集群和容器调度而言，可拓展性是关键。任何规模的公司——不论是拥有五个还是上千个服务器——都能在其环境下有效使用 Swarm。
经过测试，Swarm 可拓展性的极限是在 1000 个节点上运行 50000 个部署容器，每个容器的启动时间为亚秒级，同时性能无减损。
灵活的容器调度
Swarm 帮助 IT 运维团队在有限条件下将性能表现和资源利用最优化。Swarm 的内置调度器（scheduler）支持多种过滤器，包括：节点标签，亲和性和多种容器部策略如 binpack、spread、random 等等。
服务的持续可用性
Docker Swarm 由 Swarm Manager 提供高可用性，通过创建多个 Swarm master 节点和制定主 master 节点宕机时的备选策略。如果一个 master 节点宕机，那么一个 slave 节点就会被升格为 master 节点，直到原来的 master 节点恢复正常。
此外，如果某个节点无法加入集群，Swarm 会继续尝试加入，并提供错误警报和日志。在节点出错时，Swarm 现在可以尝试把容器重新调度到正常的节点上去。
和 Docker API 及整合支持的兼容性
Swarm 对 Docker API 完全支持，这意味着它能为使用不同 Docker 工具（如 Docker CLI，Compose，Trusted Registry，Hub 和 UCP）的用户提供无缝衔接的使用体验。
Docker Swarm 为 Docker 化应用的核心功能（诸如多主机网络和存储卷管理）提供原生支持
开发的 Compose 文件能（通过 docker-compose up ）轻易地部署到测试服务器或 Swarm 集群上。Docker Swarm 还可以从 Docker Trusted Registry 或 Hub 里 pull 并 run 镜像。
三. 相关概念
节点
有两种类型的节点： managers 和 workers.
管理节点（managers） 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。
为了利用swarm模式的容错功能，Docker建议您根据组织的高可用性要求实现奇数个节点。当您拥有多个管理器时，您可以从管理器节点的故障中恢复而无需停机。
N个管理节点的集群容忍最多损失 (N-1)/2 个管理节点。 Docker建议一个集群最多7个管理器节点。 重要说明：添加更多管理节点并不意味着可扩展性更高或性能更高。一般而言，情况正好相反。
工作节点（workers）
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。下图展示了集群中管理节点与工作节点的关系。
服务和任务
服务 （Services）
是指一组任务的集合，服务定义了任务的属性。服务有两种模式。
- replicated services （复制服务）按照一定规则在各个工作节点上运行指定个数的任务。
- global services （全局服务）每个工作节点上运行一个任务。
两种模式通过 docker service create 的 –mode 参数指定。下图展示了容器、任务、服务的关系。
任务 （Task）
是 Swarm 中的最小的调度单位，目前来说就是一个单一的容器。
四. Swarm 集群
准备工作
服务器
| 角色 | 操作系统 | 网络 | 软件 |
|---|---|---|---|
| master | Centos8 | 192.168.33.11 | docker |
| node01 | Centos8 | 192.168.33.12 | docker |
| node02 | Centos8 | 192.168.33.13 | docker |
在主机之间打开端口(2377、7946、4789),或者直接关闭防火墙，关闭selinux
关闭selinux
进入到/etc/selinux/config文件 修改SELINUX为disabled
vi /etc/selinux/config
#将 SELINUX=enforcing 改为 SELINUX=disabled
设置系统主机名以及 Host 文件的相互解析
master执行：hostnamectl set-hostname master
node01执行：hostnamectl set-hostname node01
node02执行：hostnamectl set-hostname node02
设置hosts文件相互解析(三台都要设置)
192.168.33.11 master
192.168.33.12 node01
192.168.33.13 node02
初始化swarm
把第一台机器master充当管理节点，第二台node01 、第三台node02作为工作节点。
在master节点执行：docker swarm init --advertise-addr 192.168.33.11
docker swarm init --advertise-addr 192.168.33.11
上面输出的这一段就是其他工作节点加入集群的命令：
docker swarm join --token SWMTKN-1-3v46nt5v1uinmnl6x6ggxx1w7nbbh3yqzs5mu0gloxg58u7ntv-6eazokhvzyctk5ycl3msba36a 192.168.33.11:2377
# 也可以通过命令获取加入命令
docker swarm join-token worker
如果你的 Docker 主机有多个网卡，拥有多个 IP，必须使用 –advertise-addr 指定 IP。
执行 docker swarm init 命令的节点自动成为管理节点。
命令 docker info 可以查看 swarm 集群状态。
工作节点加入 swarm 集群
在工作节点执行上面的加入指令(注意你的防火墙，最好关掉防火墙)
docker swarm join --token SWMTKN-1-3v46nt5v1uinmnl6x6ggxx1w7nbbh3yqzs5mu0gloxg58u7ntv-6eazokhvzyctk5ycl3msba36a 192.168.33.11:2377
看到 This node joined a swarm as a worker. 说明成功。
node02,node03都加入集群。
在管理节点查看
docker node ls
为了高可用，我们升级工作节点为管理节点。
docker node promote node01
docker node promote node02
这时我们再看集群的节点信息
node02、node03的 集群状态变为 Reachable（选举者），因为集群中节点Leader只能有一个，这个类似zookeeper，只不过zookeepers用的算法是paxos，Swarm用的算法是raft。
退出 Swarm 集群
如果 Manager 想要退出 Swarm 集群， 在 Manager Node 上执行如下命令(主动离开集群，让节点处于down状态，才能删除)：
docker swarm leave
（管理节点，解散集群）如果集群中还存在其它的 Worker Node，还希望 Manager 退出集群，则加上一个强制选项，命令行如下所示：
docker swarm leave --force
排空节点上的集群容器 。
docker node update --availability drain xxxxxxxxxxxx
删除指定节点 （管理节点上操作）
docker node rm xxxxxxxxxxxx
退出后的节点，依然可以使用 上面的 docker swarm join --token 重新加入集群。
集群上部署应用
创建服务
docker service create --replicas 1 --name 别名 镜像ID
# replicas:指定运行服务的数量.（和k8s需要运行的副本数道理是一样的）
# 例如 以下命令将nginx容器中的端口80发布到群集中任何节点的端口8080
docker service create \
--name my-web \
--publish published=8080,target=80 \
--replicas 3 \
nginx
查看集群上的服务
docker service ls
service 通过 ingress load balancing 来发布服务，且 swarm 集群中所有 node 都参与到 ingress 路由网格（ingress routing mesh） 中，访问任意一个 nodeIP+PublishedPort 即可访问到服务。
192.168.33.11:8080 192.168.33.12:8080 192.168.33.13:8080
当访问任何节点上的端口8080时，Docker将您的请求路由到活动容器。在群节点本身，端口8080可能并不实际绑定，但路由网格知道如何路由流量，并防止任何端口冲突的发生。
所以访问 192.168.33.11:8080、192.168.33.12:8080、192.168.33.13:8080 ，都可以访问到nginx，这样就实现了负载均衡。因为我们指定--replicas 3 启动了3个运行nginx的容器 ，所以三个节点上都运行了一个 nginx 的容器，可以通过改其中一个节点上的nginx的欢迎页 ，然后再访问，来检查是否实现了负载均衡。
扩容与缩容（scale）
可以通过scale来指定运行容器的数量。 为服务扩容（缩容）scale
docker service scale my-web=2
我通过docker service ls 可以看出 nginx 的副本变成了2个
manager只作为管理节点
docker node update --availability drain manager
# node update: 更改节点状态
# --availability: 三种状态
# active: 正常
# pause：挂起
# drain：排除
# 1.排除(排除后manager只作为管理节点)
docker node update --availability drain master
# 2.允许
docker node update –availability active master
排除manager后，其上面运行的服务会转移到其他节点
五. 滚动更新服务
升级服务的镜像版本
docker service create \
--replicas 3 \
--name redis \
--update-delay 10s \
redis:3.0.6
# 启动3个副本集的redis
# update-delay 10s ：每个容器依次更新，间隔10s
滚动更新
docker service update --image redis:3.0.7 redis
# --image: 指定版本
更新完成后新版本和历史记录都能查看
查看配置信息
六. 服务更新和回滚策略
docker service create \
--name my-web \
--replicas 10 \
--update-delay 10s \
--update-parallelism 2 \
--update-failure-action continue \
--rollback-parallelism 2 \
--rollback-monitor 20s \
--rollback-max-failure-ratio 0.2 \
nginx:1.12.1
# --update-parallelism 2: 每次允许两个服务一起更新
#--update-failure-action continue: 更新失败后的动作是继续
# --rollback-parallelism 2: 回滚时允许两个一起
# --rollback-monitor 20s: 回滚监控时间20s
# --rollback-max-failure-ratio 0.2: 回滚失败率20%
如果执行后查看状态不是设置的，可以在update一下，将服务状态设置为自己想要的
docker service update --rollback-monitor 20s my-web
docker service update --rollback-max-failure-ratio 0.2 my-web
# 有两个地方设置数值没有成功，手动设置
查看状态
docker service inspect --pretty my-web
docker service ps my-web
服务更新
docker service update --image nginx:1.13 my-web
和上述设置的策略一致，两两更新
更新完成
手动回滚（策略是失败会回滚，现在没有失败）
刚才nginx版本已经是1.13了，现在将其还原到1.12.1
docker service update --rollback my-web
手动回滚完成
七. Docker Stack和Docker Compose区别
- Docker stack会忽略了“构建”指令，无法使用stack命令构建新镜像，它是需要镜像是预先已经构建好的。 所以docker-compose更适合于开发场景。
- Docker Compose是一个Python项目，在内部，它使用Docker API规范来操作容器。所以需要安装Docker -compose，以便与Docker一起在您的计算机上使用。
- Docker Stack功能包含在Docker引擎中。你不需要安装额外的包来使用它，docker stacks 只是swarm mode的一部分。
- Docker stack不支持基于第2版写的docker-compose.yml ，也就是version版本至少为3。然而Docker Compose对版本为2和3的 文件仍然可以处理。
- docker stack把docker compose的所有工作都做完了，因此docker stack将占主导地位。同时，对于大多数用户来说，切换到使用docker stack既不困难，也不需要太多的开销。如果您是Docker新手，或正在选择用于新项目的技术，请使用docker stack。
八. Docker Stack常用命令
| 命令 | 描述 |
|---|---|
| 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 |
