Docker 容器编排实践练习

在本次练习中，你将体验到 Docker 的容器编排功能。首先你需要在单个主机上部署一个简单的应用程序，并了解其工作机制。然后，通过配置 Docker Swarm 模式，你将学习到怎样在多个主机上部署相同的简单应用程序。最后，你将看到如何对应用的规模进行扩容、缩容，以及如何将工作负载在不同的主机之间转移。

（译者注：登录原网站可使用在线练习资源）

难度：入门级 时间 ：约 30 分钟

任务：

• [第一节 - 容器编排是什么](# 第一节：容器编排是什么 )
• [第二节 - 配置 Docker Swarm 模式](# 第二节：配置 -Docker-Swarm- 模式 )
• [第三节 - 跨多主机部署应用](# 第三节：跨多主机部署应用 )
• [第四节 - 应用扩容缩容](# 第四节：应用扩容缩容 )
• [第五节 - 排空节点并重新调度容器](# 第五节：排空节点并重新调度容器 )
• [清理工作](# 清理工作 )

第一节：容器编排是什么

那么问题来了，到底什么是容器编排呢？还是用一个例子加以说明吧。假设你有一个大流量的应用，并且要求具有高可用性。为满足这些需要，你通常希望在至少 3 台机器上进行部署，以便在主机发生故障时，你的应用程序仍可从其他至少两台计算机访问。 显然，这只是一个例子，你的用例可能有自己的要求，但相信你已经明白意思了。

在没有容器编排技术的情况下，部署应用程序通常非常耗时且容易出错，因为你必须手动 SSH 到每台计算机，启动应用程序，然后不断监视以确保程序按预期运行。

但有了编排 工具 之后，你通常可以摆脱大部分人力劳动，让自动化完成繁重的工作。Docker Swarm 容器编排有一个很酷的功能是，你只需一个命令即可在多个主机上部署应用程序（前提是启用了 Swarm 模式）。另外，如果 Docker Swarm 中的其中一个节点停止了运行，其他节点将自动接过负载，你的应用程序将继续运作如常。

如果你通常只使用 docker run 来部署应用程序，那么使用 Docker Compose 或 Docker Swarm 模式或二者兼用将很有可能是你受益不浅。

第二节：配置 Docker Swarm 模式

如前所述，实际应用程序通常部署在多个主机上。 这可以提高应用程序性能和可用性，并允许各个组件独立扩展。Docker 拥有强大的原生工具来帮助你实现这一目标。

手动在单个主机上运行程序的一个例子，是在 node1 上运行 docker run -dt Ubuntu sleep infinity ，来创建一个新的容器。

docker run -dt Ubuntu sleep infinity

Unable to find image 'ubuntu:latest' locally
latest: Pulling from library/ubuntu
d54efb8db41d: Pull complete
f8b845f45a87: Pull complete
e8db7bf7c39f: Pull complete
9654c40e9079: Pull complete
6d9ef359eaaa: Pull complete
Digest: sha256:dd7808d8792c9841d0b460122f1acf0a2dd1f56404f8d1e56298048885e45535
Status: Downloaded newer image for Ubuntu:latest
846af8479944d406843c90a39cba68373c619d1feaa932719260a5f5afddbf71

此命令将基于 ubuntu：latest 镜像创建一个新容器，并将运行 sleep 命令以使容器在后台运行。 您可以通过在 node1 上运行 docker ps 来验证我们的示例容器已启动。

docker ps

CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED             STATUS              PORTS               NAMES
044bea1c2277        Ubuntu              "sleep infinity"    2 seconds ago       Up 1 second                             distracted_mayer

但是，这只是在一个节点上。 如果此节点出现故障会怎样？ 好吧，我们的应用程序会被终止，它永远不会重新启动。 要恢复服务，我们必须手动登录此计算机，折腾一番才能使其恢复运行。 因此，如果我们有某种类型的系统允许我们在许多机器上运行这个“睡眠”应用程序 / 服务，那将会很有帮助。

在本节中，你将练习配置 Swarm 模式。 这是一种新的可选模式，其中多个 Docker 主机形成一个称为群组的自编排引擎。Swarm 模式支持新功能，如服务和捆绑，可帮助你跨多个 Docker 主机部署和管理多容器应用程序。

你需要完成以下几步：

• 配置 Swarm 模式
• 运行应用程序
• 对应用规模进行伸缩
• 出于维护需要，排空（drain）一个节点，并重新调度节点上的容器

在本练习的余下部分中，我们将 Docker 原生集群管理称作 Swarm 模式 。配置了 Swarm 模式的一组 Docker 机器将被称为 群组 。

一个群组包含了一个或多个 管理节点 ，以及一个或多个 工作节点 。管理节点维护群组状态并对应用容器进行调度。工作节点则负责应用容器的实际运行。在 Docker 1.12 中，使用群组管理的完整功能不需要任何外部后端或第三方组件，也就是说这完全是内置的！

在这一小节的演示里，实验中的三个节点你全部都需要用到。 node1 将成为群组管理节点， node2 和 node3 将成为工作节点。Swarm 模式支持高可用的冗余管理节点的设置，但如果只是以此次练习为目的，你只需要部署单个管理节点就够了。

步骤 2.1 创建管理节点

在这一步骤中，你将要初始化一个新的 Swarm 群组，添加一个工作节点，并验证操作是否生效。

在 node1 上运行 docker swarm INIt

docker swarm INIt --advertise-addr $(hostname -i)

Swarm INItialized: current node (6dlewb50pj2y66q4zi3egnwbi) is now a manager.

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

    docker swarm join \
    --token SWMTKN-1-1wxyoueqgpcrc4xk2t3ec7n1poy75g4kowmwz64p7ulqx611ih-68pazn0mj8p4p4lnuf4ctp8xy \
    10.0.0.5:2377

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

你可以运行 docker info 命令来验证 node1 是否成功被配置成群组管理节点。

docker info

Containers: 2
 Running: 0
 Paused: 0
 Stopped: 2
Images: 2
Server Version: 17.03.1-ee-3
Storage Driver: aufs
 Root Dir: /var/lib/docker/aufs
 Backing Filesystem: extfs
 Dirs: 13
 Dirperm1 Supported: true
Logging Driver: JSON-file
Cgroup Driver: cgroupfs
Plugins:
 Volume: local
 Network: bridge host Macvlan null overlay
Swarm: active
 NodeID: rwezvezez3bg1kqg0y0f4ju22
 Is Manager: true
 ClusterID: qccn5eanox0uctyj6xtfvesy2
 Managers: 1
 Nodes: 1
 Orchestration:
  Task History Retention Limit: 5
 Raft:
  Snapshot Interval: 10000
  Number of Old Snapshots to Retain: 0
  Heartbeat Tick: 1
  Election Tick: 3
 Dispatcher:
  Heartbeat Period: 5 seconds
 CA Configuration:
  Expiry Duration: 3 months
 Node Address: 10.0.0.5
 Manager Addresses:
  10.0.0.5:2377
<Snip>

至此，群组已经初始化完毕，以 node1 作为管理节点。下一小节中，你将要把 node2 和 node3 添加成为工作节点。

步骤 2.2 向群组中添加工作节点

你需要在 node2 和 node3 上完成下列步骤，在完成后切换回 node1 节点。

现在，从 node1 的终端输出中复制整个 docker swarm join ... 命令。我们需要将这条命令粘贴到 node2 和 node3 的终端。

顺便一提，如果 docker swarm join ... 命令已经滚动出屏幕显示范围，可以在管理节点上运行 docker swarm join-token worker 命令，来重新找到它。

记住，这里展示的 tokens 并非你将实际用到的。要从 node1 的输出中复制命令。在 node2 和 node3 上，应该像下面这样：

docker swarm join \
    --token SWMTKN-1-1wxyoueqgpcrc4xk2t3ec7n1poy75g4kowmwz64p7ulqx611ih-68pazn0mj8p4p4lnuf4ctp8xy \
    10.0.0.5:2377

docker swarm join \
    --token SWMTKN-1-1wxyoueqgpcrc4xk2t3ec7n1poy75g4kowmwz64p7ulqx611ih-68pazn0mj8p4p4lnuf4ctp8xy \
    10.0.0.5:2377

当你在 node2 和 node3 上运行完这一命令之后，切换回 node1 ，然后运行 docker node ls 来验证是不是两个新的节点都加入到群组当中。你应当会看到共有三个节点， node1 是管理节点， node2 和 node3 都是工作节点。

docker node ls

ID                           HOSTNAME  STATUS  AVAILABILITY  MANAGER STATUS
6dlewb50pj2y66q4zi3egnwbi *  node1   Ready   Active        Leader
ym6sdzrcm08s6ohqmjx9mk3dv    node3   Ready   Active
yu3hbegvwsdpy9esh9t2lr431    node2   Ready   Active

docker node ls 命令展示的是群组中的所有节点以及它们在群组中的角色。 * 标志表示你发布指令的节点。

恭喜！你已经成功部署了含有一个管理节点和两个工作节点的群组了。

第三节：跨多主机部署应用

现在你有了一个运行中的群组，是时候部署我们非常简单的 sleep 应用了。你需要在 node1 上完成以下步骤。

步骤 3.1 将应用组件部署为 Docker 服务

我们的 sleep 应用正在互联网上蹿红（由于在 Reddit 和 HN 上广受关注）。人们真的就很喜欢它。所以，你需要为你的应用扩容以满足峰值需求。你同样需要在多主机上部署，来获得高可用性。我们用 服务 的概念来简化应用扩容，并将多个容器作为一个单独的实体来管理。

服务（Services）是在 Docker 1.12 出现的新概念。这一概念与集群联系紧密，并且是为长时间运行（long-running）的容器设计的。

你需要在 node1 上进行以下操作。

先来将 sleep 部署成我们 Docker 群组上的一个服务吧。

docker service create --name sleep-app Ubuntu sleep infinity

of5rxsxsmm3asx53dqcq0o29c

验证 service create 请求已经被 Swarm 管理节点接收。

docker service ls

ID            NAME       MODE        REPLICAS  IMAGE
of5rxsxsmm3a  sleep-app  replicated  1/1       Ubuntu:latest

服务的状态可能会经过多次改变，直到进入运行状态。镜像从 Docker Store 下载到群组里其他的机器上。当镜像下载完毕后，容器将在三个节点中的一个上进入运行状态。

到这一步为止，我们所做的事情似乎并没有比运行一条 docker run ... 命令更加复杂。我们同样还是只在一台主机上部署了单个的容器。不同之处在于，这个容器是在一个 Swarm 集群中进行调度。

好的，利用了 Docker 服务这一特性，你已经成功在新群组上部署了这个 sleep 应用。

第四节：应用扩容缩容

需求量爆炸！大家都爱上你的 sleep 应用了！是时候进行扩容了。

服务的一大优势在于，你可以进行扩容、缩容以更好地满足需求。在本节中，你将首先对服务进行扩容，然后在缩容回去。

你需要在 node1 上进行以下操作。

使用 docker service update --replicas 7 sleep-app 命令对 sleep-app 服务中的容器数量进行调节。其中 replicas 一词，描述提供同一服务的相同容器。

docker service update --replicas 7 sleep-app

群组管理节点将进行调度，使得集群中共有 7 个 sleep-app 容器。这些容器会被均匀地调度到各个群组成员上。

我们将要使用 docker service ps sleep-app 命令。如果你在上一步设置了 --replicas 之后足够快地运行这条命令，你将看到这些容器实时启动的过程。

docker service ps sleep-app

ID            NAME         IMAGE          NODE     DESIRED STATE  CURRENT STATE          ERROR  PORTS
7k0flfh2wpt1  sleep-app.1  Ubuntu:latest  node1  Running        Running 9 minutes ago
wol6bzq7xf0v  sleep-app.2  Ubuntu:latest  node3  Running        Running 2 minutes ago
id50tzzk1qbm  sleep-app.3  Ubuntu:latest  node2  Running        Running 2 minutes ago
ozj2itmio16q  sleep-app.4  Ubuntu:latest  node3  Running        Running 2 minutes ago
o4rk5aiely2o  sleep-app.5  Ubuntu:latest  node2  Running        Running 2 minutes ago
35t0eamu0rue  sleep-app.6  Ubuntu:latest  node2  Running        Running 2 minutes ago
44s8d59vr4a8  sleep-app.7  Ubuntu:latest  node1  Running        Running 2 minutes ago

注意，这里一共列出了 7 个容器。这些新容器从启动到变成如上面显示的 RUNNING 状态，可能需要一些时间。 NODE 一列向我们展示容器是跑在哪个节点上面。

要想将服务缩容回 4 个容器，只需要 docker service update --replicas 4 sleep-app 命令。

docker service update --replicas 4 sleep-app

验证容器的数量是否确实减少到了 4，我们可以用 docker service ps sleep-app 命令。

docker service ps sleep-app

ID            NAME         IMAGE          NODE     DESIRED STATE  CURRENT STATE           ERROR  PORTS
7k0flfh2wpt1  sleep-app.1  Ubuntu:latest  node1  Running        Running 13 minutes ago
wol6bzq7xf0v  sleep-app.2  Ubuntu:latest  node3  Running        Running 5 minutes ago
35t0eamu0rue  sleep-app.6  Ubuntu:latest  node2  Running        Running 5 minutes ago
44s8d59vr4a8  sleep-app.7  Ubuntu:latest  node1  Running        Running 5 minutes ago

你现在已经成功完成群组服务的扩容缩容啦。

第五节：排空节点并重新调度容器

你的 sleep-app 在火爆 Reddit 和 HN 之后一直保持强劲势头。现在已经攀升到应用商店的第一位了！你在节假日进行扩容，在淡季进行缩容。现在你要维护其中的一台服务器，所以你要优雅地将这台服务器移出群组，而不影响到顾客们使用服务。

首先在 node1 上使用 docker node ls 命令，再查看一下节点的状态。

docker node ls

ID                           HOSTNAME  STATUS  AVAILABILITY  MANAGER STATUS
6dlewb50pj2y66q4zi3egnwbi *  node1   Ready   Active        Leader
ym6sdzrcm08s6ohqmjx9mk3dv    node3   Ready   Active
yu3hbegvwsdpy9esh9t2lr431    node2   Ready   Active

你需要将 node2 移出群组进行维护。

让我们看看在 node2 上有哪些运行中的容器。

docker ps

CONTAINER ID        IMAGE                                                                            COMMAND             CREATED             STATUS              PORTS               NAMES
4e7ea1154ea4        Ubuntu@sha256:dd7808d8792c9841d0b460122f1acf0a2dd1f56404f8d1e56298048885e45535   "sleep infinity"    9 minutes ago       Up 9 minutes                            sleep-app.6.35t0eamu0rueeozz0pj2xaesi

你会看到有其中一个 sleep-app 的容器正在这里运行（虽然你的输出可能会稍有不同）。

现在让我们回到 node1 ，把 node2 移出这个服务。要做到这一点，先再运行一次 docker node ls 命令。

docker node ls

ID                           HOSTNAME  STATUS  AVAILABILITY  MANAGER STATUS
6dlewb50pj2y66q4zi3egnwbi *  node1   Ready   Active        Leader
ym6sdzrcm08s6ohqmjx9mk3dv    node3   Ready   Active
yu3hbegvwsdpy9esh9t2lr431    node2   Ready   Active

我们需要用到 node2 的 ID ，运行 docker node update --availability drain yournodeid 。我们使用 node2 的主机 ID 作为 drain 命令的输入。你需要将命令中的 yournodeid 替换成 node2 的实际 ID 。

docker node update --availability drain yournodeid

检查节点状态

docker node ls

ID                           HOSTNAME  STATUS  AVAILABILITY  MANAGER STATUS
6dlewb50pj2y66q4zi3egnwbi *  node1   Ready   Active        Leader
ym6sdzrcm08s6ohqmjx9mk3dv    node3   Ready   Active
yu3hbegvwsdpy9esh9t2lr431    node2   Ready   Drain

现在 node2 就进入了 Drain 状态。

切换到 node2 ，使用 docker ps 看看运行中的容器。

docker ps

CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED             STATUS              PORTS               NAMES

在 node2 上已经没有容器在运行了。

最后，我们回到 node1 ，看看容器是否被重新调度了。理论上你将看到所有的四个容器都在剩下的两个节点上运行。

docker service ps sleep-app

ID            NAME             IMAGE          NODE     DESIRED STATE  CURRENT STATE           ERROR  PORTS
7k0flfh2wpt1  sleep-app.1      Ubuntu:latest  node1  Running        Running 25 minutes ago
wol6bzq7xf0v  sleep-app.2      Ubuntu:latest  node3  Running        Running 18 minutes ago
s3548wki7rlk  sleep-app.6      Ubuntu:latest  node3  Running        Running 3 minutes ago
35t0eamu0rue   \_ sleep-app.6  Ubuntu:latest  node2  Shutdown       Shutdown 3 minutes ago
44s8d59vr4a8  sleep-app.7      Ubuntu:latest  node1  Running        Running 18 minutes ago

清理工作

在 node1 上执行 docker service rm sleep-app 命令，删掉名为 sleep-app 的服务。

docker service rm sleep-app

在 node1 上执行 docker ps ，获取运行中的容器列表。

docker ps

CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED             STATUS              PORTS               NAMES
044bea1c2277        Ubuntu              "sleep infinity"    17 minutes ago      17 minutes ag                           distracted_mayer

你可以在 node1 上用 docker kill <CONTAINER ID> 命令，清理掉我们最开始启动的那个 sleep 容器。

docker kill yourcontainerid

最后，让我们把 node1，node2，node3 从群组中移除。我们可以用 docker swarm leave --force 命令做到这一点。

先在 node1 上运行 docker swarm leave --force 。

docker swarm leave --force

然后在 node2 上运行 docker swarm leave --force 。

docker swarm leave --force

最后在 node3 上运行 docker swarm leave --force 。

docker swarm leave --force

恭喜你，完成本次的练习！你现在应该学会了怎样创建群组、将应用部署成服务以及对每个服务进行扩容缩容。