一、简介

  1. Docker Swarm提供Docker容器集群服务，是Docker官方对容器云生态进行支持的核心方案。使用它，用户可以将多个Docker主机抽象为大规模的虚拟Docker服务，快速打造一套容器云平台。
  2. 作为容器集群管理器，Swarm最大的优势之一就是原生支持Docker API，给用户使用带来极大的便利。各种基于标准API的工具比如Compose、Docker SDK、各种管理软件，甚至Docker本身等都可以很容易的与Swarm进行集成。这大大方便了用户将原先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，用户可以很容易地部署跨主机的容器集群服务。
  3. Swarm也采用了典型的“主从”结构，通过Raft协议来在多个管理节点（Manager）中实现共识。工作节点（Worker）上运行agent接受管理节点的统一管理和任务分配。用户提交服务请求只需要发给管理节点即可，管理节点会按照调度策略在集群中分配节点来运行服务相关的任务。

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  1. 在Swarm V2中，集群中会自动通过Raft协议分布式选举出Manager节点，无须额外的发现服务支持，避免了单点瓶颈。同时，V2中内置了基于DNS的负载均衡和对外部负载均衡机制的集成支持。

    二、Swarm 中重要的概念

  2. Swarm集群

Swarm集群（Cluster）为一组被统一管理起来的Docker主机。集群是Swarm所管理的对象。这些主机通过Docker引擎的Swarm模式相互沟通，其中部分主机可能作为管理节点（manager）响应外部的管理请求，其他主机作为工作节点（worker）来实际运行Docker容器。当然，同一个主机也可以即作为管理节点，同时作为工作节点。
当用户使用Swarm集群时，首先定义一个服务（指定状态、复制个数、网络、存储、暴露端口等），然后通过管理节点发出启动服务的指令，管理节点随后会按照指定的服务规则进行调度，在集群中启动起来整个服务，并确保它正常运行。

  1. 节点

节点（Node）是Swarm集群的最小资源单位。每个节点实际上都是一台Docker主机。
Swarm集群中节点分为两种：

  • 管理节点（manager node）：负责响应外部对集群的操作请求，并维持集群中资源，分发任务给工作节点。同时，多个管理节点之间通过Raft协议构成共识。一般推荐每个集群设置5个或7个管理节点；
  • 工作节点（worker node）：负责执行管理节点安排的具体任务。默认情况下，管理节点自身也同时是工作节点。每个工作节点上运行代理（agent）来汇报任务完成情况。

用户可以通过docker node promote命令来提升一个工作节点为管理节点；或者通过docker node demote命令来将一个管理节点降级为工作节点。

  1. 服务

服务（Service）是Docker支持复杂多容器协作场景的利器。
一个服务可以由若干个任务组成，每个任务为某个具体的应用。服务还包括对应的存储、网络、端口映射、副本个数、访问配置、升级配置等附加参数。
一般来说，服务需要面向特定的场景，例如一个典型的Web服务可能包括前端应用、后端应用，以及数据库等。这些应用都属于该服务的管理范畴。
Swarm集群中服务类型也分为两种（可以通过-mode指定）：

  • 复制服务（replicated services）模式：默认模式，每个任务在集群中会存在若干副本，这些副本会被管理节点按照调度策略分发到集群中的工作节点上。此模式下可以使用-replicas参数设置副本数量；
  • 全局服务（global services）模式：调度器将在每个可用节点都执行一个相同的任务。该模式适合运行节点的检查，如监控应用等。
  1. 任务

任务是Swarm集群中最小的调度单位，即一个指定的应用容器。例如仅仅运行前端业务的前端容器。任务从生命周期上将可能处于创建（NEW）、等待（PENDING）、分配（ASSIGNED）、接受（ACCEPTED）、准备（PREPARING）、开始（STARTING）、运行（RUNNING）、完成（COMPLETE）、失败（FAILED）、关闭（SHUTDOWN）、拒绝（REJECTED）、孤立（ORPHANED）等不同状态。
Swarm集群中的管理节点会按照调度要求将任务分配到工作节点上。例如指定副本为2时，可能会被分配到两个不同的工作节点上。一旦当某个任务被分配到一个工作节点，将无法被转移到另外的工作节点，即Swarm中的任务不支持迁移。

  1. 服务的外部访问

Swarm集群中的服务要被集群外部访问，必须要能允许任务的响应端口映射出来。Swarm中支持入口负载均衡（ingress load balancing）的映射模式。该模式下，每个服务都会被分配一个公开端口（PublishedPort），该端口在集群中任意节点上都可以访问到，并被保留给该服务。
当有请求发送到任意节点的公开端口时，该节点若并没有实际执行服务相关的容器，则会通过路由机制将请求转发给实际执行了服务容器的工作节点。