如何在 Docker Swarm 中确保高可用性

简介

Docker Swarm 是一个强大的编排工具，可让你管理和扩展容器化应用程序。在本教程中，我们将探讨如何在 Docker Swarm 环境中确保高可用性，涵盖关键的部署策略和最佳实践，以确保你的服务可靠运行。

Skills Graph

Docker Swarm 简介

Docker Swarm 是用于 Docker 容器的原生集群和编排工具。它允许你管理一组 Docker 主机，并在这些主机上部署应用程序，从而提供高可用性和可扩展性。

什么是 Docker Swarm？

Docker Swarm 是 Docker 的一项内置功能，使你能够创建和管理一组 Docker 主机，即所谓的集群（swarm）。在一个集群中，你有多个 Docker 主机，称为节点（nodes），它们可以运行容器化应用程序。这些节点可以是物理机或虚拟机，它们作为一个单一的统一系统协同工作。

Docker Swarm 中的关键概念

• 节点（Node）：作为集群一部分的 Docker 主机。节点可以是管理器（managers）或工作节点（workers）。
• 管理器节点（Manager Node）：具有控制集群能力的节点，包括调度任务、维护集群状态以及与集群进行交互。
• 工作节点（Worker Node）：从管理器节点接收并执行任务的节点。
• 服务（Service）：一种声明式方式，用于定义应用程序在集群中的运行方式。服务可以指定使用哪个容器镜像、副本数量以及其他配置细节。
• 任务（Task）：服务中正在运行的容器的单个实例。

Docker Swarm 的优势

• 高可用性：Docker Swarm 通过使用管理器节点以及跨多个节点扩展服务的能力，提供内置的高可用性。
• 可扩展性：你可以通过增加或减少服务的副本数量轻松扩展应用程序。
• 简单性：Docker Swarm 是 Docker 的原生功能，无需额外的编排工具即可轻松设置和管理。
• 安全性：Docker Swarm 使用 TLS 加密在节点之间提供安全通信。

开始使用 Docker Swarm

要开始使用 Docker Swarm，你需要创建一个集群并向其中添加节点。以下是使用 Ubuntu 22.04 的示例：

## 在管理器节点上初始化集群
docker swarm init

## 将工作节点加入集群
docker swarm join --token <token> <管理器节点 IP>:2377

一旦设置好集群，你就可以开始部署服务并管理应用程序。

在 Docker Swarm 中实现高可用性

为确保 Docker Swarm 中的高可用性，你需要考虑几个关键方面，包括冗余、负载均衡和故障转移机制。

Docker Swarm 中的冗余

冗余对于在 Docker Swarm 中实现高可用性至关重要。你可以通过以下方式实现冗余：

1. 部署多个管理器节点：Docker Swarm 建议使用奇数个管理器节点（通常为 3 个或 5 个），以确保在节点发生故障时能够达成法定人数并维护集群状态。

2. 部署多个工作节点：你应该拥有多个工作节点，以确保你的服务能够在集群中进行扩展和分布。

Docker Swarm 中的负载均衡

Docker Swarm 通过使用服务发现和入口网络提供内置的负载均衡。

1. 服务发现：Docker Swarm 会自动为每个服务分配一个虚拟 IP（VIP），这使得客户端无需知道容器的具体位置即可访问服务。
2. 入口网络：Docker Swarm 的入口网络为你的服务提供了一个负载均衡的入口点，将传入流量分布到可用的服务副本上。

Docker Swarm 中的故障转移机制

Docker Swarm 具有多种故障转移机制来确保高可用性：

1. 自动节点故障转移：如果一个工作节点发生故障，管理器节点将自动将来自故障节点的任务重新调度到其他可用节点。
2. 管理器节点故障转移：如果一个管理器节点发生故障，其余的管理器节点将自动选举出新的领导者来维护集群状态并继续管理集群。
3. 服务故障转移：如果服务中的一个容器发生故障，Docker Swarm 将自动创建一个新容器来替换故障容器，确保维持所需的副本数量。

通过利用这些功能，你可以使用 Docker Swarm 构建高可用性和弹性的 Docker 应用程序。

部署最佳实践

在 Docker Swarm 中部署应用程序时，遵循最佳实践以确保高可用性、可扩展性和可维护性非常重要。以下是一些需要考虑的关键部署最佳实践：

将应用程序容器化

确保你的应用程序已正确容器化，并遵循构建 Docker 镜像的最佳实践。这包括：

• 使用最小化的基础镜像
• 优化镜像层
• 实施多阶段构建
• 避免以 root 用户身份运行进程

使用 Docker 机密

Docker Swarm 提供了一种安全的方式来管理敏感信息，例如密码、API 密钥和证书，使用 Docker 机密。这有助于你避免在应用程序代码或环境变量中存储敏感数据。

## 创建一个机密
echo "mypassword" | docker secret create my-secret -

## 在服务中使用机密
version: '3.8'
services:
my-app:
image: my-app:latest
secrets:
- my-secret
secrets:
my-secret:
external: true

利用 Docker 配置

与 Docker 机密类似，Docker 配置允许你以集中和版本化的方式管理非敏感配置数据，例如配置文件、环境变量和脚本。

实施健康检查

使用 Docker 的内置健康检查功能来监控容器的健康状况，并确保不健康的容器会被自动替换。

version: "3.8"
services:
  my-app:
    image: my-app:latest
    healthcheck:
      test: ["CMD", "curl", "-f", "http://localhost:8080/healthz"]
      interval: 30s
      timeout: 10s
      retries: 3

使用 LabEx 管理机密和配置

为了简化机密和配置的管理，你可以使用 LabEx，这是一个强大的平台，为管理这些敏感资源提供了一个安全且用户友好的界面。

结论

通过遵循这些部署最佳实践，你可以确保基于 Docker Swarm 的应用程序具有高可用性、可扩展性和安全性。

总结

通过实施本教程中概述的技术和最佳实践，你将能够在 Docker Swarm 环境中实现高可用性。这将有助于你保持容器化应用程序的弹性和可访问性，确保它们能够抵御故障并继续有效地为用户提供服务。