玩转Docker Swarm

一、Docker Swarm 核心概念

1.1 集群化（Clustering）

从主机层面来看，Docker Swarm 管理的是 Docker Host 集群

1.1.1集群定义

        由一组网络互联的服务器组成，协同工作且具备 “单一系统” 特性，可提供高可用、负载均衡和并行处理能力。

1.1.2集群与独立服务器的区别

• 独立服务器部署：资源利用率难最优，应用资源需求波动时缺乏弹性，服务器宕机需手动迁移应用。
• 集群部署：无需关注单个服务器，仅需指定应用所需的内存、CPU 等资源，由集群管理程序（如 Docker Swarm）自动分配任务；集群容量可通过添加 / 删除节点调整，始终保持整体特性。

1.2 Docker Swarm Mode

版本里程碑：Docker v1.12 是关键版本，Swarm 功能完全集成到 Docker Engine，无需依赖外部数据库（如 Consul、etcd、Zookeeper）。

1.2.1 核心优势

• 零额外配置：安装 Docker 后，启动 Swarm Mode 即可使用集群管理和服务发现功能。
• 易用性：相比 Kubernetes，创建集群无需额外安装软件，适合作为容器编排引擎的入门学习工具。

1.2.2模式特性

• 未启动 Swarm Mode：仅支持普通容器命令。
• 启动 Swarm Mode：新增 Service 编排能力，支持同一主机同时运行 Swarm Service 和独立容器。

1.3 三大核心概念

• swarm    运行 Docker Engine 的多主机集群。Docker Engine 初始化或加入 swarm 时自动启动 Swarm Mode，具备集群管理和编排能力。
• node    集群中的每个 Docker Engine 节点，分两类：
• manager node：执行部署命令、拆解任务、管理集群状态，多 manager 节点会自动选举 leader。
• worker node：接收并执行 manager 分配的任务，定期上报自身和任务状态；默认 manager 同时也是 worker，可配置为 “纯管理节点”。
• service    定义 worker 节点需执行的任务，Swarm 的核心目标是保证 service 始终处于 “期望状态”（如指定副本数）。 示例：启动 3 个 httpd 副本，worker2 宕机后，manager 会自动在 worker3 补全副本。

二、部署 Swarm 集群

2.1 集群规划

本次搭建三节点集群，节点信息如下：

节点角色             主机名                   IP 地址                  说明
manager node    swarm-manager    192.168.108.30    集群管理节点，负责编排
worker node       swarm-worker1      192.168.108.31    工作节点，执行任务
worker node       swarm-worker2      192.168.108.32    工作节点，执行任务

环境要求：

（1）所有节点 Docker 版本 ≥ v1.12，操作系统为 CentOS Stream 8（其他 Linux 系统也可）。
（2）关闭所有节点防火墙（或放行 Swarm 所需端口：2377/tcp、7946/tcp/udp、4789/udp）。
（3）通过克隆 Docker 教案中的虚拟机生成三个节点，修改各节点的 IP 地址和主机名。

2.2 初始化 Manager 节点

在 swarm-manager 节点执行以下命令，初始化 Swarm 集群：

# --advertise-addr 指定与其他节点通信的 IP（即 manager 自身 IP）
[root@swarm-manager ~]# docker swarm init --advertise-addr 192.168.108.30

命令输出解读
执行后会返回类似以下内容，包含关键信息：

① swarm-manager 已成为 manager node。
② 提供添加 worker node 的命令（含唯一 token）。
③ 提示添加额外 manager node 的方法。

验证 Manager 节点状态

[root@swarm-manager ~]# docker node ls
ID                           HOSTNAME        STATUS    AVAILABILITY   MANAGER STATUS   ENGINE VERSION
bpuyqqwojwjz9avzuaeyjszyo *   swarm-manager   Ready     Active         Leader           26.1.3
此时集群仅包含 1 个 manager 节点，* 表示当前操作的节点，Leader 表示该节点是集群领导者。

2.3 添加 Worker 节点

在 swarm-worker1 和 swarm-worker2 节点分别执行步骤 2.2 中返回的 docker swarm join 命令（需携带正确 token）：

# swarm-worker1 节点执行
[root@swarm-worker1 ~]# docker swarm join --token SWMTKN-1-5it8t4f2tbrmxuhahkwp7i4jzhq7q14l35tkjotbiln0bztrzw-bmwlgmv1inatgm1hpl1739ncy 192.168.108.30:2377
This node joined a swarm as a worker.# swarm-worker2 节点执行（命令相同）
[root@swarm-worker2 ~]# docker swarm join --token SWMTKN-1-5it8t4f2tbrmxuhahkwp7i4jzhq7q14l35tkjotbiln0bztrzw-bmwlgmv1inatgm1hpl1739ncy 192.168.108.30:2377
This node joined a swarm as a worker.#验证 Worker 节点加入结果
回到 swarm-manager 节点，执行 docker node ls 查看集群节点列表：[root@swarm-manager ~]# docker node ls
ID                           HOSTNAME        STATUS    AVAILABILITY   MANAGER STATUS   ENGINE VERSION
bpuyqqwojwjz9avzuaeyjszyo *   swarm-manager   Ready     Active         Leader           26.1.3
s3o9n5wkkbiyc21ehmk3xecvk     swarm-worker1   Ready     Active         -                26.1.3
mdudczt56hzbaw7aum3smrula     swarm-worker2   Ready     Active         -                26.1.3swarm-worker1 和 swarm-worker2 已成功加入，MANAGER STATUS 为 - 表示其为 worker 节点。#找回 Worker 加入命令
若未记录初始化时的 join 命令，可在 manager 节点执行以下命令查看：[root@swarm-manager ~]# docker swarm join-token worker
To add a worker to this swarm, run the following command:
docker swarm join --token SWMTKN-1-5it8t4f2tbrmxuhahkwp7i4jzhq7q14l35tkjotbiln0bztrzw-bmwlgmv1inatgm1hpl1739ncy 192.168.108.30:2377

三、运行第一个 Service

3.1 部署 Service

在 swarm-manager 节点执行以下命令，部署一个基于 httpd 镜像的 Service：

[root@swarm-manager ~]# docker service create --name web_server httpd
1ntzbsmbu3q3d4f969gpu0a8c  # Service ID
overall progress: 1 out of 1 tasks
1/1: running [==================================================>]
verify: Service 1ntzbsmbu3q3d4f969gpu0a8c converged# --name 为 Service 命名，httpd 为镜像名

3.2 查看 Service 状态

##查看 Service 列表
[root@swarm-manager ~]# docker service ls
ID             NAME         MODE         REPLICAS   IMAGE          PORTS
1ntzbsmbu3q3   web_server   replicated   1/1        httpd:latestREPLICAS: 1/1：表示 Service 期望的副本数为 1，当前已启动 1 个副本，部署完成。
MODE: replicated：表示 Service 采用 “副本模式”（按指定数量分布副本）。##查看副本详情
通过 docker service ps <service 名> 查看副本的运行节点和状态：[root@swarm-manager ~]# docker service ps web_server
ID             NAME           IMAGE          NODE           DESIRED STATE   CURRENT STATE           ERROR   PORTS
lfwcnkg6pgth   web_server.1   httpd:latest   swarm-worker2   Running         Running 56 seconds ago可见唯一副本被分配到 swarm-worker2 节点，状态为 Running。##验证容器运行（可选）
登录 swarm-worker2 节点，通过 docker ps 确认 httpd 容器已启动：[root@swarm-worker2 ~]# docker ps
CONTAINER ID   IMAGE          COMMAND              CREATED         STATUS         PORTS     NAMES
bef3b50af9ea   httpd:latest   "httpd-foreground"   2 minutes ago   Up 2 minutes   80/tcp    web_server.1.lfwcnkg6pgthdkqno2pu4w8n3当前 web_server 在 swarm 中的分布如图所示。

四、Service 伸缩（Scale Up/Down）

4.1 扩展副本数（Scale Up）

对于 Web 服务，通常需要多副本实现负载均衡和高可用，执行以下命令将 web_server 副本数扩展到 5：

##将web_server扩展为5副本
[root@swarm-manager ~]# docker service scale web_server=5
web_server scaled to 5
overall progress: 5 out of 5 tasks
1/5: running [==================================================>]
2/5: running [==================================================>]
3/5: running [==================================================>]
4/5: running [==================================================>]
5/5: running [==================================================>]
verify: Service web_server converged##查看 Service 副本数
[root@swarm-manager ~]# docker service ls
ID             NAME         MODE         REPLICAS   IMAGE          PORTS
1ntzbsmbu3q3   web_server   replicated   5/5        httpd:latest## 查看副本分布情况
[root@swarm-manager ~]# docker service ps web_server
ID             NAME           IMAGE          NODE           DESIRED STATE   CURRENT STATE           ERROR   PORTS
lfwcnkg6pgth   web_server.1   httpd:latest   swarm-worker2   Running         Running 4 minutes ago
q4006zahgaqm   web_server.2   httpd:latest   swarm-worker1   Running         Running 53 seconds ago
ug6dgvoycg91   web_server.3   httpd:latest   swarm-worker2   Running         Running about a minute ago
324xfyww2awh   web_server.4   httpd:latest   swarm-manager   Running         Running about a minute ago
v4btzz1lr69q   web_server.5   httpd:latest   swarm-worker1   Running         Running 53 seconds ago5 个副本分布在 3 个节点上，默认 manager 节点同时作为 worker 节点，因此 swarm-manager 也运行了 1 个副本。

4.2 配置 Manager 为 “纯管理节点”

若不希望 manager 节点运行 Service（避免消耗管理资源），可执行以下命令将其可用性设为 Drain（拒绝接收新任务，已运行任务会迁移）：

##设置swarm-manager节点为drain
[root@swarm-manager ~]# docker node update --availability drain swarm-manager
swarm-manager##验证节点状态
[root@swarm-manager ~]# docker node ls
ID                           HOSTNAME        STATUS    AVAILABILITY   MANAGER STATUS   ENGINE VERSION
bpuyqqwojwjz9avzuaeyjszyo *   swarm-manager   Ready     Drain          Leader           26.1.3  # 可用性变为 Drain
s3o9n5wkkbiyc21ehmk3xecvk     swarm-worker1   Ready     Active         -                26.1.3
mdudczt56hzbaw7aum3smrula     swarm-worker2   Ready     Active         -                26.1.3##查看副本迁移结果
[root@swarm-manager ~]# docker service ps web_server
ID             NAME                 IMAGE          NODE           DESIRED STATE   CURRENT STATE           ERROR   PORTS
lfwcnkg6pgth   web_server.1         httpd:latest   swarm-worker2   Running         Running 8 minutes ago
q4006zahgaqm   web_server.2         httpd:latest   swarm-worker1   Running         Running 4 minutes ago
ug6dgvoycg91   web_server.3         httpd:latest   swarm-worker2   Running         Running 4 minutes ago
732oh5htny76   web_server.4         httpd:latest   swarm-worker2   Running         Running 49 seconds ago
324xfyww2awh   \_ web_server.4     httpd:latest   swarm-manager   Shutdown        Shutdown 50 seconds ago  # 原副本已关闭
v4btzz1lr69q   web_server.5         httpd:latest   swarm-worker1   Running         Running 4 minutes agoswarm-manager 上的副本 web_server.4 已被关闭，同时在 swarm-worker2 上新建副本以维持 5 个副本总数。

4.3 缩减副本数（Scale Down）

执行以下命令将web_server缩减到 3副本：

##将web_server缩减为3副本
[root@swarm-manager ~]# docker service scale web_server=3
web_server scaled to 3
overall progress: 3 out of 3 tasks
1/3: running [==================================================>]
2/3: running [==================================================>]
3/3: running [==================================================>]
verify: Service web_server converged##查看缩减结果
[root@swarm-manager ~]# docker service ls
ID             NAME         MODE         REPLICAS   IMAGE          PORTS
1ntzbsmbu3q3   web_server   replicated   3/3        httpd:latest[root@swarm-manager ~]# docker service ps web_server
ID             NAME           IMAGE          NODE           DESIRED STATE   CURRENT STATE           ERROR   PORTS
lfwcnkg6pgth   web_server.1   httpd:latest   swarm-worker2   Running         Running 10 minutes ago
q4006zahgaqm   web_server.2   httpd:latest   swarm-worker1   Running         Running 6 minutes ago
ug6dgvoycg91   web_server.3   httpd:latest   swarm-worker2   Running         Running 7 minutes ago
324xfyww2awh   web_server.4   httpd:latest   swarm-manager   Shutdown        Shutdown 2 minutes ago  # 多余副本已关闭web_server.4 和 web_server.5 两个副本被删除，仅保留 3 个副本。

五、Swarm 故障切换（Failover）

Swarm 内置故障切换机制，无需额外配置，仅需指定 Service 的 “期望状态”，集群会自动维持该状态。

5.1 模拟work节点故障

以 swarm-worker1 节点宕机为例，执行以下命令关闭该节点：

##模拟work1节点故障
[root@swarm-worker1 ~]# shutdown now##观察故障检测与副本迁移
1. 查看节点状态
在 swarm-manager 节点执行 docker node ls，可见 swarm-worker1 状态变为 Down：[root@swarm-manager ~]# docker node ls
ID                           HOSTNAME        STATUS    AVAILABILITY   MANAGER STATUS   ENGINE VERSION
bpuyqqwojwjz9avzuaeyjszyo *   swarm-manager   Ready     Drain          Leader           26.1.3
s3o9n5wkkbiyc21ehmk3xecvk     swarm-worker1   Down      Active         -                26.1.3  # 节点故障
mdudczt56hzbaw7aum3smrula     swarm-worker2   Ready     Active         -                26.1.32. 查看副本迁移结果
[root@swarm-manager ~]# docker service ps web_server
ID             NAME                 IMAGE          NODE           DESIRED STATE   CURRENT STATE           ERROR   PORTS
lfwcnkg6pgth   web_server.1         httpd:latest   swarm-worker2   Running         Running 41 minutes ago
gx95mteiiaq1   web_server.2         httpd:latest   swarm-worker2   Running         Running about a minute ago  # 新副本
q4006zahgaqm   \_ web_server.2     httpd:latest   swarm-worker1   Shutdown        Shutdown 37 minutes ago    # 故障节点副本关闭
ug6dgvoycg91   web_server.3         httpd:latest   swarm-worker2   Running         Running 38 minutes ago
324xfyww2awh   web_server.4         httpd:latest   swarm-manager   Shutdown        Shutdown 34 minutes ago原运行在 swarm-worker1 上的 web_server.2 被标记为 Shutdown。Swarm 自动在 swarm-worker2 上新建 web_server.2 副本，维持 3 个副本的期望状态。

5.2 模拟管理节点故障

在Docker swarm集群中，当管理节点发生故障时，需要及时进行故障处理，以保证集群的正常运行。下面将详细介绍如何实现DockerSwam管理节点故障处理的步骤和操作方法。

1:检测管理节点故障
在Docker Swarm集群中，首先需要检测管理节点是否发生故障。可以通过査看Swarm集群状态来确定管理节点是否正常运行,

2:选择新的管理节点
-旦确认管理节点发生故障，需要选择一个新的节点作为新的管理节点。可以选择已有的节点或者新增一个节点来替换原来的管理节点

3:重新初始化新的管理节点
籠旦选择了新的管理节点，需要重新初始化该节点并加入到Swarm集群中。以下是具体的操作步骤（1）.在新的管理节点上运行以下命令，初始化Swarm集群:
docker swarm init --advertise-addr <新节点IP>
说明:该命令用于初始化Swarm集群，并指定新节点的IP地址作为通信地址

（2）在其他工作节点上运行以下命令，加入新的管理节点:
docker swarm ioin --token<Swarm令牌 > <管理节点IP >:2377
说明:该命令用于将其他节点加入到Swarm集群中，其中Swarm令牌和管理节点IP需要替换为实际的值。

六、访问 Swarm Service

6.1 重新部署 Service（便于演示）

先删除原有 web_server，重新创建 2 个副本的 Service：
# 1. 删除原有 Service
[root@swarm-manager ~]# docker service rm web_server
web_server# 2. 新建 Service，指定 2 个副本
[root@swarm-manager ~]# docker service create --name web_server --replicas=2 httpd
izro3jrl6e09czc0iz08q9p44
overall progress: 2 out of 2 tasks
1/2: running [==================================================>]
2/2: running [==================================================>]
verify: Service izro3jrl6e09czc0iz08q9p44 converged# 3. 查看副本分布
[root@swarm-manager ~]# docker service ps web_server
ID             NAME           IMAGE          NODE           DESIRED STATE   CURRENT STATE           ERROR   PORTS
9zve246nlqed   web_server.1   httpd:latest   swarm-worker1   Running         Running 12 seconds ago
yvker0qkyfe2   web_server.2   httpd:latest   swarm-worker2   Running         Running 13 seconds ago

6.2 容器层面的访问限制

每个副本本质是一个容器，默认仅能在容器所在主机访问：

在swarm-worker1查看容器网络配置：

[root@swarm-worker1 ~]# docker inspect web_server.1.9zve246nlqedn272fgtddepok | grep -A 10 "Networks"
"Networks": {"bridge": {"IPAMConfig": null,"Links": null,"Aliases": null,"MacAddress": "02:42:ac:11:00:02","NetworkID": "325e2b265f380ba7278c32b3a6a0def045452e684b23eae5341b494d864a262a","EndpointID": "8e3002fa399c0b412ae04a12481d9824db22bc0c54e6c2bd7b5c47e6705d5344","Gateway": "172.17.0.1","IPAddress": "172.17.0.2",  # 容器 IP"IPPrefixLen": 16,

6.3 暴露 Service 到外部网络
需通过端口映射将容器端口暴露到主机，有两种方式：

1. 为已有 Service 添加端口映射

# --publish-add 8080:80：将容器 80 端口映射到主机 8080 端口
[root@swarm-manager ~]# docker service update --publish-add 8080:80 web_server
web_server
overall progress: 2 out of 2 tasks
1/2: running [==================================================>]
2/2: running [==================================================>]
verify: Service web_server converged

2. 新建 Service 时直接指定端口映射

docker service create --name web_server --publish 8080:80 --replicas=2 httpd

3. 验证外部访问
从集群任意节点（或外部主机，需网络互通）访问 8080 端口：

# 访问 manager 节点
[root@swarm-manager ~]# curl http://192.168.108.30:8080
<html><body><h1>It works!</h1></body></html># 访问 worker1 节点
[root@swarm-manager ~]# curl http://192.168.108.31:8080
<html><body><h1>It works!</h1></body></html># 访问 worker2 节点
[root@swarm-manager ~]# curl http://192.168.108.32:8080
<html><body><h1>It works!</h1></body></html>

关键特性：无论访问哪个节点的 8080 端口，均可访问到 web_server，这依赖 Swarm 的 routing mesh 功能。

七、dock swarm常用命令

7.1、初始化Swarm集群

用于初始化一个Swarm集群，并将当前节点设置为Manager节点。

用法：docker swarm init --advertise-addr <Manager节点IP>

# docker swarm init --advertise-addr 192.168.1.100

这会将当前节点初始化为Swarm集群的管理节点，并向其他节点广播IP 192.168.1.100。

7.2、将Worker节点加入Swarm集群

2.1获取加入Swarm集群的工作节点令牌

# docker swarm join-token worker

2.2获取加入Swarm集群的管理节点令牌

# docker swarm join-token manager

2.3将一个Worker节点加入到Swarm集群

用法：docker swarm join --token <token> <Manager节点IP>:2377

# docker swarm join --token SWMTKN-1-3t23f5f-vvjqz9sdgxlb12 192.168.1.100:2377

7.3、查看节点状态

用法：docker node ls

# docker node ls

更新节点的状态

用来更新Swarm集群中节点的可用性状态。

用法：docker node update --availability <availability> <node-name>

# docker node update --availability drain worker-node-1

将worker-node-1节点设置为Drain状态，所有任务将被迁移到其他节点。

7.4、创建Swarm服务

用于创建一个新的Swarm服务。

用法：docker service create --name <service-name> --replicas <replicas> -p <port> <image>

# docker service create --name web-service --replicas 3 -p 8080:80 nginx

使用nginx镜像创建一个名为web-service的服务，并将其副本数设置为3，映射容器的80端口到主机的8080端口。

7.5、查看服务

列出当前Swarm集群中所有的服务。

用法：docker service ls

# docker service ls

7.6、查看服务的详细信息

用于查看特定服务的任务(容器)状态。

用法：docker service ps <service-name>

# docker service ps web-service

7.7、更新服务

用于更新已有服务的配置，如镜像、端口、副本数等。

用法：docker service update --image <image> --replicas <replicas> <service-name>

# docker service update --image nginx:latest --replicas 5 web-service

将web-service服务的镜像更新为nginx:latest，并将副本数扩展为5。

7.8、扩展或缩减服务副本数

用于动态调整服务的副本数。

用法：docker service scale <service-name>=<replicas>

# docker service scale web-service=2 #web-service的副本数扩展到2

# docker service ls

7.9、删除服务

用于删除Swarm中的服务。

用法：docker service rm <service-name>

# docker service rm web-service #删除名为web-service的服务

7.10、查看Swarm集群的状态

docker info该命令提供有关Docker引擎的详细信息，包括Swarm集群的状态。

# docker info

7.11、监控Swarm的日志

用于查看特定服务的日志。

用法：docker service logs <service-name>

# docker service logs web-service显示web-service服务的容器日志

#docker service logs -f -n 200 lksk-service-cases_lksk-service-cases

-f 代表实时刷新

-n 200 只显示最新的 **200 行** 日志（默认是 10 行）