Comment mettre à l'échelle un Docker Swarm

Introduction

Ce tutoriel vous guidera tout au long du processus de mise à l'échelle d'un Docker Swarm, une plateforme d'orchestration de conteneurs puissante et flexible. Vous apprendrez à mettre à l'échelle efficacement vos services Docker Swarm pour gérer des charges de travail accrues et garantir une haute disponibilité. De plus, nous explorerons des techniques avancées de mise à l'échelle pour optimiser votre cluster Docker Swarm afin d'obtenir des performances et une fiabilité maximales.

Skills Graph

Introduction à Docker Swarm

Qu'est-ce que Docker Swarm ?

Docker Swarm est un outil natif de clustering et d'orchestration pour les conteneurs Docker. Il vous permet de gérer un groupe d'hôtes Docker et de leurs conteneurs comme un seul système. Avec Docker Swarm, vous pouvez déployer vos applications sur plusieurs hôtes, garantissant ainsi une haute disponibilité et une évolutivité.

Concepts clés de Docker Swarm

• Swarm : Un Swarm est un groupe d'hôtes Docker configurés pour fonctionner ensemble comme un seul système.
• Noeud : Un Noeud est un seul hôte Docker faisant partie du Swarm. Les noeuds peuvent être des Maîtres (Managers) ou des Travailleurs (Workers).
• Noeud Maître (Manager Node) : Les Noeuds Maîtres sont responsables de la gestion du Swarm, notamment de la planification des tâches, du maintien de l'état souhaité du Swarm et de la gestion des basculements (failover).
• Noeud Travailleur (Worker Node) : Les Noeuds Travailleurs sont responsables de l'exécution des conteneurs réels dans le Swarm.
• Service : Un Service est la définition des tâches à exécuter sur le Swarm. Il spécifie quelle image de conteneur utiliser et quelles commandes exécuter.
• Tâche : Une Tâche est une instance unique d'un Service s'exécutant sur un Noeud.

Avantages de Docker Swarm

• Clustering natif : Docker Swarm est intégré au moteur Docker, ce qui le rend facile à configurer et à gérer.
• Haute disponibilité : Docker Swarm gère automatiquement les basculements (failover) et l'équilibrage de charge, garantissant que vos applications sont hautement disponibles.
• Évolutivité : Vous pouvez facilement mettre à l'échelle vos applications en ajoutant ou en supprimant des noeuds du Swarm.
• Simplicité : Docker Swarm propose une interface en ligne de commande simple et intuitive pour gérer vos applications.

Prise en main de Docker Swarm

Pour commencer avec Docker Swarm, vous devrez configurer un cluster Swarm. Cela peut être fait en initialisant un Swarm sur l'un de vos hôtes Docker, puis en ajoutant des hôtes supplémentaires en tant que noeuds travailleurs. Voici un exemple avec Ubuntu 22.04 :

## Initialize the Swarm on the manager node
docker swarm init

## Join worker nodes to the Swarm
docker swarm join --token <TOKEN> <MANAGER-IP>:2377

Une fois que vous avez configuré un Swarm, vous pouvez commencer à déployer vos applications sous forme de Services.

Mise à l'échelle des services Docker Swarm

Mise à l'échelle des services

L'un des principaux avantages de Docker Swarm est la capacité à facilement augmenter ou diminuer l'échelle de vos services en fonction de la demande. Vous pouvez mettre à l'échelle un service en augmentant ou en diminuant le nombre de répliques (tâches) pour ce service.

Voici un exemple de mise à l'échelle d'un service dans Docker Swarm :

## Scale a service to 5 replicas
docker service scale my-service=5

## Scale a service back down to 3 replicas
docker service scale my-service=3

Mise à l'échelle automatique avec l'autoscaling

Docker Swarm prend également en charge la mise à l'échelle automatique, qui vous permet de mettre à l'échelle automatiquement vos services en fonction de règles ou de métriques prédéfinies. Cela est connu sous le nom d'autoscaling.

L'autoscaling dans Docker Swarm peut être configuré à l'aide du flag --autoscale lors de la création ou de la mise à jour d'un service. Vous pouvez spécifier le nombre minimum et maximum de répliques, ainsi que les métriques de mise à l'échelle à utiliser.

Voici un exemple d'activation de l'autoscaling pour un service :

## Enable Autoscaling for a service
docker service update --autoscale-max 10 --autoscale-min 3 --autoscale-metric cpu my-service

Dans cet exemple, le service sera automatiquement mis à l'échelle entre 3 et 10 répliques en fonction de l'utilisation du CPU du service.

Stratégies de mise à l'échelle

Docker Swarm prend en charge différentes stratégies de mise à l'échelle, qui déterminent la façon dont les tâches sont réparties entre les noeuds du Swarm. Les stratégies disponibles sont les suivantes :

Vous pouvez spécifier la stratégie de mise à l'échelle lors de la création ou de la mise à jour d'un service :

## Use the "binpack" scaling strategy
docker service create --strategy-binpack my-service

Considérations pour la mise à l'échelle

Lors de la mise à l'échelle de vos services Docker Swarm, il y a quelques points clés à garder à l'esprit :

1. Disponibilité des ressources : Assurez-vous que vos noeuds Swarm ont suffisamment de ressources (CPU, mémoire, stockage) pour gérer la charge accrue.
2. Capacité réseau : Vérifiez que votre infrastructure réseau peut gérer le trafic accru et l'équilibrage de charge.
3. Dépendances des services : Tenez compte des dépendances entre vos services et de la façon dont la mise à l'échelle d'un service peut avoir un impact sur les autres.
4. Surveillance et alerte : Configurez la surveillance et les alertes pour suivre les performances et l'utilisation de vos services Swarm.

En comprenant ces concepts et meilleures pratiques de mise à l'échelle, vous pouvez efficacement mettre à l'échelle vos applications Docker Swarm pour répondre aux demandes changeantes.

Techniques avancées de mise à l'échelle

Contraintes de placement

Les contraintes de placement vous permettent de contrôler où les tâches sont placées dans le Swarm. Cela peut être utile pour des scénarios de mise à l'échelle avancés, tels que :

• Placer des tâches sur des noeuds spécifiques en fonction des ressources matérielles ou de l'emplacement
• Séparer différents services ou composants sur des noeuds différents
• Garantir une haute disponibilité en répartissant les tâches sur plusieurs zones de disponibilité

Voici un exemple d'utilisation des contraintes de placement :

## Create a service with a placement constraint
docker service create --constraint 'node.labels.region==us-east' my-service

Dans cet exemple, les tâches du service seront placées sur les noeuds ayant l'étiquette region=us-east.

Mises à jour incrémentielles (Rolling Updates)

Docker Swarm prend en charge les mises à jour incrémentielles, qui vous permettent de mettre à jour vos services avec un temps d'arrêt minimal. Lors d'une mise à jour incrémentielle, de nouvelles tâches sont déployées progressivement, et les anciennes tâches sont supprimées à mesure que les nouvelles deviennent disponibles.

Vous pouvez configurer le degré de parallélisme et le délai de mise à jour pour contrôler le rythme de la mise à jour incrémentielle :

## Perform a rolling update with a parallelism of 2 and a delay of 10 seconds
docker service update --update-parallelism 2 --update-delay 10s my-service

Mise à l'échelle avec des services répliqués et globaux

Docker Swarm prend en charge deux modes de déploiement de services :

1. Services répliqués (Replicated Services) : Dans ce mode, vous spécifiez le nombre souhaité de répliques pour le service, et Swarm s'assurera que le nombre spécifié de tâches est en cours d'exécution.
2. Services globaux (Global Services) : Dans ce mode, une seule tâche du service sera exécutée sur chaque noeud du Swarm.

Les services répliqués sont utiles pour la mise à l'échelle d'applications sans état, tandis que les services globaux sont utiles pour exécuter des services d'infrastructure ou des agents qui doivent être présents sur chaque noeud.

Voici un exemple de création d'un service répliqué et d'un service global :

## Create a replicated service
docker service create --replicas 5 my-service

## Create a global service
docker service create --mode global my-agent

Mise à l'échelle avec des étiquettes et des contraintes de noeud

Vous pouvez utiliser des étiquettes et des contraintes de noeud pour cibler des noeuds spécifiques pour la mise à l'échelle. Cela peut être utile pour des scénarios tels que :

• Mettre à l'échelle des services à la demande sur des types de noeuds spécifiques (par exemple, des noeuds équipés de GPU)
• Mettre à l'échelle des services avec état sur des noeuds ayant un stockage local
• Mettre à l'échelle des services dans des zones de disponibilité ou des régions spécifiques

Voici un exemple d'utilisation d'étiquettes et de contraintes de noeud :

## Add a label to a node
docker node update --label-add gpu=true node1

## Create a service that uses the gpu label
docker service create --constraint 'node.labels.gpu==true' my-gpu-service

En combinant ces techniques avancées de mise à l'échelle, vous pouvez créer des déploiements Docker Swarm hautement évolutifs et résilients qui répondent à vos besoins spécifiques.

Résumé

À la fin de ce tutoriel, vous aurez une compréhension complète de la mise à l'échelle d'un Docker Swarm. Vous pourrez gérer et optimiser efficacement votre cluster Docker Swarm, en vous assurant que vos applications peuvent gérer une augmentation du trafic et maintenir une haute disponibilité. Que vous soyez un débutant dans le domaine de Docker ou un utilisateur expérimenté, ce guide vous fournira les connaissances et les outils nécessaires pour mettre à l'échelle votre Docker Swarm en toute confiance.