好的，各位观众老爷，欢迎来到“Docker Swarm 基础入门：轻量级容器编排”讲座现场！我是你们的老朋友，一个在代码堆里摸爬滚打多年的老码农，今天就来跟大家聊聊 Docker Swarm 这个既实用又有趣的容器编排工具。
咱们先别急着谈什么高深的理论，想象一下，你是一位餐厅老板，你的餐厅生意火爆，一个厨房已经忙不过来了，你需要多个厨房协同工作，才能满足顾客的需求。Docker Swarm 就相当于你的厨房总调度，它能帮你管理多个 Docker 引擎，让它们像一个整体一样工作，高效地运行你的应用。
一、 什么是 Docker Swarm？
Docker Swarm 是 Docker 官方提供的容器编排工具，它允许你将多个 Docker 主机组成一个集群，并将应用部署到这个集群中。你可以把它想象成一个乐队指挥，指挥着多个乐器（Docker 引擎）协同演奏一首美妙的乐曲（你的应用）。
Swarm 的特点：
- 原生集成： 作为 Docker 的一部分，Swarm 无需额外安装，直接可以使用
docker swarm命令进行管理。就像你买了一辆自带导航的汽车，方便快捷！ - 声明式服务模型： 你只需要告诉 Swarm 你想要什么样的服务（例如，需要几个副本、使用哪个镜像、暴露哪个端口），Swarm 就会自动帮你实现，并保持服务的状态。就像你跟餐厅服务员说“我要一份宫保鸡丁，多放辣椒”，服务员就会按照你的要求去做，并确保你一直能吃到热腾腾的宫保鸡丁。
- 去中心化设计： Swarm 集群中的所有节点都可以参与管理，即使某个节点宕机，集群仍然可以正常工作。就像一个民主的团队，每个人都可以发表意见，即使领导不在，团队也能正常运转。
- 服务发现： Swarm 会自动为服务分配 DNS 名称，并进行负载均衡，方便服务之间的互相调用。就像餐厅里的点餐系统，顾客可以通过菜单找到自己想吃的菜，厨房也会根据订单进行分配。
- 滚动更新： Swarm 支持服务的滚动更新，可以在不中断服务的情况下，逐步更新应用的各个副本。就像给汽车换轮胎，你可以一个一个地换，而不需要把整个汽车停下来。
- 扩展性： Swarm 可以轻松地扩展集群规模，只需要添加更多的 Docker 主机即可。就像餐厅生意越来越好，你可以不断地增加厨房，来满足更多的顾客。
二、 Swarm 的核心概念
要玩转 Swarm，我们需要了解几个核心概念：
- Node (节点)： Swarm 集群中的一台 Docker 主机，可以是物理机，也可以是虚拟机。就像乐队中的一位乐手，负责演奏自己的乐器。节点分为两种角色：
- Manager Node (管理节点)： 负责管理集群的状态，调度任务，处理 API 请求。就像乐队指挥，负责指挥乐队的演奏。
- Worker Node (工作节点)： 负责运行任务（容器）。就像乐队中的乐手，负责演奏乐器。
- Service (服务)： 应用的抽象，定义了应用的运行方式，例如使用哪个镜像，需要多少个副本，暴露哪些端口。就像乐队要演奏的乐曲，定义了乐器的种类、演奏的顺序、以及节奏。
- Task (任务)： 服务的具体实例，一个 Task 对应一个容器。就像乐队中的一个乐手演奏的音符，是乐曲的最小组成部分。
- Stack (栈)： 一组相关服务的集合，通常用于部署一个完整的应用。就像乐队要演奏的音乐专辑，包含了多首乐曲。
可以用一个表格来总结一下：
| 概念 | 解释 | 比喻 |
|---|---|---|
| Node | Swarm 集群中的一台 Docker 主机，可以是 Manager 或 Worker。 | 乐队中的乐手。 |
| Manager Node | 负责管理集群的状态，调度任务，处理 API 请求。 | 乐队指挥。 |
| Worker Node | 负责运行 Task (容器)。 | 乐队中的乐手，负责演奏乐器。 |
| Service | 应用的抽象，定义了应用的运行方式，例如使用哪个镜像，需要多少个副本，暴露哪些端口。 | 乐队要演奏的乐曲，定义了乐器的种类、演奏的顺序、以及节奏。 |
| Task | 服务的具体实例，一个 Task 对应一个容器。 | 乐队中的一个乐手演奏的音符，是乐曲的最小组成部分。 |
| Stack | 一组相关服务的集合，通常用于部署一个完整的应用。 | 乐队要演奏的音乐专辑，包含了多首乐曲。 |
三、 Swarm 的基本操作
接下来，咱们来一起动手，体验一下 Swarm 的基本操作。
1. 初始化 Swarm 集群
首先，我们需要在一台 Docker 主机上初始化 Swarm 集群，这台主机将成为 Manager Node。
docker swarm init --advertise-addr <你的主机IP>这里的 <你的主机IP> 替换成你的主机的实际 IP 地址。执行成功后，会返回一段命令，用于将其他节点加入集群。
docker swarm join --token SWMTKN-1-xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 192.168.1.100:23772. 加入 Swarm 集群
在其他的 Docker 主机上，执行上面返回的 docker swarm join 命令，将这些主机加入 Swarm 集群，这些主机将成为 Worker Node。
3. 查看 Swarm 集群状态
在 Manager Node 上，可以使用以下命令查看 Swarm 集群的状态：
docker node ls这个命令会列出集群中的所有节点，以及它们的状态。
ID HOSTNAME STATUS AVAILABILITY MANAGER STATUS ENGINE VERSION
j07u8b9p8h9o5l4r8c7e6q3z7 * manager1 Ready Active Leader 20.10.7
k2v3x5y7z9a1b3c5d6e7f8g9h worker1 Ready Active 20.10.7
l4w5y7z9a1b3c5d6e7f8g9hi2 worker2 Ready Active 20.10.7可以看到，manager1 是 Leader，也就是当前的 Manager Node。worker1 和 worker2 是 Worker Node。
4. 部署服务
现在，我们来部署一个简单的 Nginx 服务。可以使用以下命令：
docker service create --name my-nginx --replicas 3 -p 80:80 nginx这个命令会创建一个名为 my-nginx 的服务，使用 nginx 镜像，启动 3 个副本，并将主机的 80 端口映射到容器的 80 端口。
--name my-nginx: 指定服务名称为 my-nginx--replicas 3: 指定运行 3 个容器副本-p 80:80: 将宿主机的 80 端口映射到容器的 80 端口nginx: 使用 nginx 镜像
5. 查看服务状态
可以使用以下命令查看服务状态：
docker service lsID NAME MODE REPLICAS IMAGE PORTS
b7j9v5x3y1z5w7a9c2e4f6g8h my-nginx replicated 3/3 nginx:latest *:80->80/tcp可以看到，my-nginx 服务的副本数是 3/3，表示 3 个副本都已启动并正常运行。
还可以使用以下命令查看服务的具体任务：
docker service ps my-nginxID NAME IMAGE NODE DESIRED STATE CURRENT STATE ERROR PORTS
c9e1g3h5k7j9m1n3p5q7r9s1t my-nginx.1 nginx:latest worker1 Running Running 2 minutes ago
d1f3h5j7k9l1m3n5p7q9r1s3t my-nginx.2 nginx:latest worker2 Running Running 2 minutes ago
e3g5h7j9k1l3m5n7p9q1r3s5t my-nginx.3 nginx:latest manager1 Running Running 2 minutes ago可以看到，3 个副本分别运行在 worker1、worker2 和 manager1 上。
6. 访问服务
在浏览器中输入任意一个节点的 IP 地址，就可以访问 Nginx 服务了。因为 Swarm 会自动进行负载均衡，所以无论你访问哪个节点，都会被转发到其中一个 Nginx 容器。
7. 扩展服务
如果你的网站流量增加，需要更多的 Nginx 副本，可以使用以下命令扩展服务：
docker service scale my-nginx=5这个命令会将 my-nginx 服务的副本数增加到 5 个。
8. 更新服务
如果你的应用需要更新，可以使用以下命令更新服务：
docker service update --image nginx:1.21 my-nginx这个命令会将 my-nginx 服务的镜像更新到 nginx:1.21。Swarm 会自动进行滚动更新，逐步更新应用的各个副本，而不会中断服务。
9. 删除服务
如果不再需要某个服务，可以使用以下命令删除服务：
docker service rm my-nginx这个命令会删除 my-nginx 服务，并停止所有相关的容器。
四、 使用 Docker Compose 部署 Stack
上面我们只是部署了一个简单的 Nginx 服务，实际应用通常包含多个服务。这时，我们可以使用 Docker Compose 来定义 Stack，并使用 Swarm 进行部署。
首先，创建一个 docker-compose.yml 文件，定义你的服务。例如：
version: "3.7"
services:
web:
image: nginx:latest
ports:
- "80:80"
deploy:
replicas: 3
restart_policy:
condition: on-failure
redis:
image: redis:alpine
deploy:
replicas: 1
restart_policy:
condition: on-failure这个文件定义了两个服务：web 和 redis。web 服务使用 nginx:latest 镜像，启动 3 个副本，并将主机的 80 端口映射到容器的 80 端口。redis 服务使用 redis:alpine 镜像，启动 1 个副本。
然后，使用以下命令部署 Stack：
docker stack deploy -c docker-compose.yml my-app这里的 my-app 是 Stack 的名称。
可以使用以下命令查看 Stack 的状态：
docker stack lsNAME SERVICES ORCHESTRATOR
my-app 2 Swarm可以使用以下命令查看 Stack 中的服务：
docker stack services my-appID NAME MODE REPLICAS IMAGE PORTS
m1n3p5q7r9s1t3u5v7w9x1y3z my-app_web replicated 3/3 nginx:latest *:80->80/tcp
o3q5r7s9t1u3v5w7x9y1z3a5b my-app_redis replicated 1/1 redis:alpine可以使用以下命令删除 Stack：
docker stack rm my-app五、 Swarm 的高级特性
除了基本操作，Swarm 还提供了一些高级特性，可以帮助你更好地管理你的应用。
- Secrets (密钥)： 用于安全地存储敏感信息，例如数据库密码、API 密钥。
- Configs (配置)： 用于集中管理应用的配置信息，例如数据库连接字符串、日志级别。
- Overlay Network (覆盖网络)： 用于实现跨主机的容器通信。
- Ingress Network (入口网络)： 用于将外部流量路由到集群中的服务。
- Health Check (健康检查)： 用于监控服务的健康状态，并自动重启不健康的容器。
这些高级特性可以帮助你构建更健壮、更安全的容器化应用。
六、 Swarm 的优缺点
优点：
- 简单易用： 作为 Docker 的一部分，Swarm 学习成本低，易于上手。
- 轻量级： Swarm 资源占用少，适合小型应用和开发测试环境。
- 高可用： Swarm 具有去中心化设计，可以容忍节点故障。
- 与 Docker 生态系统集成： Swarm 可以与 Docker 的其他工具（例如 Docker Compose、Docker Registry）无缝集成。
缺点：
- 功能相对简单： 与 Kubernetes 相比，Swarm 的功能相对简单，缺乏一些高级特性，例如自动扩缩容、复杂的调度策略。
- 社区支持相对较少： 与 Kubernetes 相比，Swarm 的社区支持相对较少，遇到问题可能难以找到解决方案。
七、 Swarm vs Kubernetes
既然提到了 Kubernetes，那我们不妨简单对比一下 Swarm 和 Kubernetes。
| 特性 | Docker Swarm | Kubernetes |
|---|---|---|
| 易用性 | 简单易用，学习成本低。 | 复杂，学习成本高。 |
| 功能 | 功能相对简单，缺乏一些高级特性。 | 功能强大，支持各种高级特性，例如自动扩缩容、复杂的调度策略。 |
| 资源占用 | 资源占用少，适合小型应用和开发测试环境。 | 资源占用多，适合大型应用和生产环境。 |
| 社区支持 | 社区支持相对较少。 | 社区支持强大，遇到问题容易找到解决方案。 |
| 适用场景 | 小型应用、开发测试环境、对资源占用要求较高的场景。 | 大型应用、生产环境、需要复杂调度策略的场景。 |
总的来说，Swarm 适合小型应用和开发测试环境，而 Kubernetes 适合大型应用和生产环境。选择哪个工具，取决于你的实际需求。
八、 总结
今天我们一起学习了 Docker Swarm 的基本概念和操作，希望能够帮助你入门 Docker Swarm。虽然 Swarm 的功能相对简单，但它仍然是一个非常有用的工具，尤其是在小型应用和开发测试环境中。
记住，技术没有好坏之分，只有适合与不适合。选择合适的工具，才能更好地解决你的问题。
最后，祝大家学习愉快，早日成为容器编排高手！感谢大家的观看，咱们下期再见！ 👋
希望这篇讲座风格的文章能够帮助你更好地理解 Docker Swarm。如果还有什么问题，欢迎随时提问！