Swarm基於多主機容器網絡 (overlay networks ) - 運維筆記
前面介紹了Docker管理工具-Swarm部署記錄，下面重點說下Swarm基於多主機容器通訊的覆蓋網絡html
在Docker版本1.12以後swarm模式原生支持覆蓋網絡(overlay networks)，能夠先建立一個覆蓋網絡，而後啓動容器的時候啓用這個覆蓋網絡，
這樣只要是這個覆蓋網絡內的容器，無論在不在同一個宿主機上都能相互通訊，即跨主機通訊！不一樣覆蓋網絡內的容器組之間是相互隔離的（相互ping不通）。
swarm模式的覆蓋網絡包括如下功能：
1）能夠附加多個服務到同一個網絡。
2）默認狀況下，service discovery爲每一個swarm服務分配一個虛擬IP地址(vip)和DNS名稱，使得在同一個網絡中容器之間能夠使用服務名稱爲互相鏈接。
3）能夠配置使用DNS輪循而不使用VIP
4）爲了能夠使用swarm的覆蓋網絡，在啓用swarm模式之間你須要在swarm節點之間開放如下端口：
5）TCP/UDP端口7946 – 用於容器網絡發現
6）UDP端口4789 – 用於容器覆蓋網絡
實例以下：
-----------在Swarm集羣中建立overlay網絡------------
[root@manager-node ~]# docker network create --driver overlay --opt encrypted --subnet 10.10.19.0/24 ngx_net
參數解釋：
–opt encrypted 默認狀況下swarm中的節點通訊是加密的。在不一樣節點的容器之間，可選的–opt encrypted參數能在它們的vxlan流量啓用附加的加密層。
--subnet 命令行參數指定overlay網絡使用的子網網段。當不指定一個子網時，swarm管理器自動選擇一個子網並分配給網絡。
[root@manager-node ~]# docker network ls
NETWORK ID NAME DRIVER SCOPE
d7aa48d3e485 bridge bridge local
9e637a97a3b9 docker_gwbridge bridge local
b5a41c8c71e7 host host local
7f4fx3jf4dbr ingress overlay swarm
3x2wgugr6zmn ngx_net overlay swarm
0808a5c72a0a none null local
由上可知，Swarm當中擁有2套覆蓋網絡。其中"ngx_net"網絡正是咱們在部署容器時所建立的成果。而"ingress"覆蓋網絡則爲默認提供。
Swarm 管理節點會利用 ingress 負載均衡以將服務公佈至集羣以外。
在將服務鏈接到這個建立的網絡以前，網絡覆蓋到manager節點。上面輸出的SCOPE爲 swarm 表示將服務部署到Swarm時能夠使用此網絡。
在將服務鏈接到這個網絡後，Swarm只將該網絡擴展到特定的worker節點，這個worker節點被swarm調度器分配了運行服務的任務。
在那些沒有運行該服務任務的worker節點上，網絡並不擴展到該節點。
------------------將服務鏈接到overlay網絡-------------------
[root@manager-node ~]# docker service create --replicas 5 --network ngx_net --name my-test -p 80:80 nginx
上面名爲"my-test"的服務啓動了3個task，用於運行每一個任務的容器均可以彼此經過overlay網絡進行通訊。Swarm集羣將網絡擴展到全部任務處於Running狀態的節點上。
[root@manager-node ~]# docker service ls
ID NAME REPLICAS IMAGE COMMAND
dsaxs6v463g9 my-test 5/5 nginx
在manager-node節點上，經過下面的命令查看哪些節點有處於running狀態的任務：
[root@manager-node ~]# docker service ps my-test
ID NAME IMAGE NODE DESIRED STATE CURRENT STATE ERROR
8433fuiy7vpu0p80arl7vggfe my-test.1 nginx node2 Running Running 2 minutes ago
f1h7a0vtojv18zrsiw8j0rzaw my-test.2 nginx node1 Running Running 2 minutes ago
ex73ifk3jvzw8ukurl8yu7fyq my-test.3 nginx node1 Running Running 2 minutes ago
cyu73jd8psupfhken23vvmpud my-test.4 nginx manager-node Running Running 2 minutes ago
btorxekfix4hcqh4v83dr0tzw my-test.5 nginx manager-node Running Running 2 minutes ago
可見三個節點都有處於running狀態的任務，因此my-network網絡擴展到三個節點上。
能夠查詢某個節點上關於my-network的詳細信息：
[root@manager-node ~]# docker network inspect ngx_net
[
{
"Name": "ngx_net",
"Id": "3x2wgugr6zmn1mcyf9k1du27p",
"Scope": "swarm",
"Driver": "overlay",
"EnableIPv6": false,
"IPAM": {
"Driver": "default",
"Options": null,
"Config": [
{
"Subnet": "10.10.19.0/24",
"Gateway": "10.10.19.1"
}
]
},
"Internal": false,
"Containers": {
"00f47e38deea76269eb03ba13695ec0b0c740601c85019546d6a9a17fd434663": {
"Name": "my-test.5.btorxekfix4hcqh4v83dr0tzw",
"EndpointID": "ea962d07eee150b263ae631b8a7f8c1950337c11ef2c3d488a7c3717defd8601",
"MacAddress": "02:42:0a:0a:13:03",
"IPv4Address": "10.10.19.3/24",
"IPv6Address": ""
},
"957620c6f7abb44ad8dd2d842d333f5e5c1655034dc43e49abbbd680de3a5341": {
"Name": "my-test.4.cyu73jd8psupfhken23vvmpud",
"EndpointID": "f33a6e9ddf1dd01bcfc43ffefd19e19514658f001cdf9b2fbe23bc3fdf56a42a",
"MacAddress": "02:42:0a:0a:13:07",
"IPv4Address": "10.10.19.7/24",
"IPv6Address": ""
}
},
"Options": {
"com.docker.network.driver.overlay.vxlanid_list": "257"
},
"Labels": {}
}
]
從上面的信息能夠看出在manager-node節點上，名爲my-test的服務有一個名爲my-test.5.btorxekfix4hcqh4v83dr0tzw和
my-test.4.cyu73jd8psupfhken23vvmpud的task鏈接到名爲ngx_net的網絡上（另外兩個節點node1和node2一樣能夠用上面命令查看）
[root@node1 ~]# docker network inspect ngx_net
.......
"Containers": {
"7d9986fad5a7d834676ba76ae75aff2258f840953f1dc633c3ef3c0efd2b2501": {
"Name": "my-test.3.ex73ifk3jvzw8ukurl8yu7fyq",
"EndpointID": "957ca19f3d5480762dbd14fd9a6a1cd01a8deac3e8e35b23d1350f480a7b2f37",
"MacAddress": "02:42:0a:0a:13:06",
"IPv4Address": "10.10.19.6/24",
"IPv6Address": ""
},
"9e50fceada1d7c653a886ca29d2bf2606debafe8c8a97f2d79104faf3ecf8a46": {
"Name": "my-test.2.f1h7a0vtojv18zrsiw8j0rzaw",
"EndpointID": "b1c209c7b68634e88e0bf5e100fe03435b3096054da6555c61e6c207ac651ac2",
"MacAddress": "02:42:0a:0a:13:05",
"IPv4Address": "10.10.19.5/24",
"IPv6Address": ""
}
},
.........
[root@node2 web]# docker network inspect ngx_net
........
"Containers": {
"4bdcce0ee63edc08d943cf4a049eac027719ff2dc14b7c3aa85fdddc5d1da968": {
"Name": "my-test.1.8433fuiy7vpu0p80arl7vggfe",
"EndpointID": "df58de85b0a0e4d128bf332fc783f6528d1f179b0f9f3b7aa70ebc832640d3bc",
"MacAddress": "02:42:0a:0a:13:04",
"IPv4Address": "10.10.19.4/24",
"IPv6Address": ""
}
},
能夠經過查詢服務來得到服務的虛擬IP地址，以下：
[root@manager-node ~]# docker service inspect --format='{{json .Endpoint.VirtualIPs}}' my-test
[{"NetworkID":"7f4fx3jf4dbrp97aioc05pul4","Addr":"10.255.0.6/16"},{"NetworkID":"3x2wgugr6zmn1mcyf9k1du27p","Addr":"10.10.19.2/24"}]
由上結果可知，10.10.19.2其實就是swarm集羣內部的vip，整個網絡結構以下圖所示：
加入ngx_net網絡的容器彼此之間能夠經過IP地址通訊，也能夠經過名稱通訊。node
[root@node2 ~]# docker ps
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
4bdcce0ee63e nginx:latest "nginx -g 'daemon off" 22 minutes ago Up 22 minutes 80/tcp my-test.1.8433fuiy7vpu0p80arl7vggfe
[root@node2 ~]# docker exec -ti 4bdcce0ee63e /bin/bash
root@4bdcce0ee63e:/# ip addr
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default
link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
inet 127.0.0.1/8 scope host lo
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 ::1/128 scope host
valid_lft forever preferred_lft forever
1786: eth0@if1787: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1450 qdisc noqueue state UP group default
link/ether 02:42:0a:ff:00:08 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0
inet 10.255.0.8/16 scope global eth0
valid_lft forever preferred_lft forever
inet 10.255.0.6/32 scope global eth0
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::42:aff:feff:8/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
1788: eth1@if1789: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default
link/ether 02:42:ac:12:00:03 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 1
inet 172.18.0.3/16 scope global eth1
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::42:acff:fe12:3/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
1791: eth2@if1792: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1450 qdisc noqueue state UP group default
link/ether 02:42:0a:0a:13:04 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 2
inet 10.10.19.4/24 scope global eth2
valid_lft forever preferred_lft forever
inet 10.10.19.2/32 scope global eth2
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::42:aff:fe0a:1304/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
root@4bdcce0ee63e:/# ping 10.10.19.3
PING 10.10.19.3 (10.10.19.3): 56 data bytes
64 bytes from 10.10.19.3: icmp_seq=0 ttl=64 time=0.890 ms
64 bytes from 10.10.19.3: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.622 ms
.....-
2 packets transmitted, 2 packets received, 0% packet loss
round-trip min/avg/max/stddev = 0.622/0.756/0.890/0.134 ms
root@4bdcce0ee63e:/# ping 10.10.19.6
PING 10.10.19.6 (10.10.19.6): 56 data bytes
64 bytes from 10.10.19.6: icmp_seq=0 ttl=64 time=0.939 ms
64 bytes from 10.10.19.6: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.590 ms
----------------------------使用swarm模式的服務發現--------------------------
默認狀況下，當建立了一個服務並鏈接到某個網絡後，swarm會爲該服務分配一個VIP。此VIP根據服務名映射到DNS。在網絡上的容器共享該服務的DNS映射，
因此網絡上的任意容器能夠經過服務名訪問服務。
在同一overlay網絡中，不用經過端口映射來使某個服務能夠被其它服務訪問。Swarm內部的負載均衡器自動將請求發送到服務的VIP上，而後分發到全部的
active的task上。
以下示例：
在同一個網絡中添加了一個centos服務，此服務能夠經過名稱my-test訪問前面建立的nginx服務：
[root@manager-node ~]# docker service create --name my-centos --network ngx_net centos
查詢centos運行在哪一個節點上（上面建立命令執行後，須要一段時間才能完成這個centos服務的建立）
[root@manager-node ~]# docker service ps my-centos
ID NAME IMAGE NODE DESIRED STATE CURRENT STATE ERROR
e03pqgkjs3l1qizc6v4aqaune my-centos.1 centos node2 Running Preparing 4 seconds ago
登陸centos運行的節點（由上可知是node2節點），打開centos的交互shell：
[root@node2 ~]# docker ps
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS NAMES
e4554490d891 centos:latest "/bin/bash" About an hour ago Up About an hour my-centos.1.9yk5ie28gwk9mw1h1jovb68ki
[root@node2 ~]# docker exec -ti my-centos.1.9yk5ie28gwk9mw1h1jovb68ki /bin/bash
root@4bdcce0ee63e:/# nslookup my-test
Server: 127.0.0.11
Address 1: 127.0.0.11
Name: my-test
Address 1: 10.10.19.2 10.10.19.2
從centos容器內部，使用特殊查詢 查詢DNS，來找到my-test服務的全部容器的IP地址：
root@4bdcce0ee63e:/# nslookup tasks.my-test
Server: 127.0.0.11
Address 1: 127.0.0.11
Name: tasks.my-test
Address 1: 10.10.19.4 my-test.1.8433fuiy7vpu0p80arl7vggfe
Address 2: 10.10.19.5 my-test.2.f1h7a0vtojv18zrsiw8j0rzaw
Address 3: 10.10.19.6 my-test.3.ex73ifk3jvzw8ukurl8yu7fyq
Address 2: 10.10.19.7 my-test.4.cyu73jd8psupfhken23vvmpud
Address 3: 10.10.19.3 my-test.5.btorxekfix4hcqh4v83dr0tzw
從centos容器內部，經過wget來訪問my-test服務中運行的nginx網頁服務器
root@4bdcce0ee63e:/# wget -O- my-test
Connecting to my-test (10.10.19.2:80)
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
...
Swarm的負載均衡器自動將HTTP請求路由到VIP上，而後到一個active的task容器上。它根據round-robin選擇算法將後續的請求分發到另外一個active的task上。
-----------------------------------爲服務使用DNS round-robin-----------------------------
在建立服務時，能夠配置服務直接使用DNS round-robin而無需使用VIP。這是經過在建立服務時指定 --endpoint-mode dnsrr 命令行參數實現的。
當你想要使用本身的負載均衡器時能夠使用這種方式。
以下示例（注意：使用DNS round-robin方式建立服務，不能直接在命令裏使用-p指定端口）
[root@manager-node ~]# docker service create --replicas 3 --name my-dnsrr-nginx --network ngx_net --endpoint-mode dnsrr nginx
[root@manager-node ~]# docker service ps my-dnsrr-nginx
ID NAME IMAGE NODE DESIRED STATE CURRENT STATE ERROR
65li2zbhxvvoaesndmwjokouj my-dnsrr-nginx.1 nginx node1 Running Running 2 minutes ago
5hjw7wm4xr877879m0ewjciuj my-dnsrr-nginx.2 nginx manager-node Running Running 2 minutes ago
afo7acduge2qfy60e87liz557 my-dnsrr-nginx.3 nginx manager-node Running Running 2 minutes ago
當經過服務名稱查詢DNS時，DNS服務返回全部任務容器的IP地址：
root@4bdcce0ee63e:/# nslookup my-dnsrr-nginx
Server: 127.0.0.11
Address 1: 127.0.0.11
Name: my-dnsrr-nginx
Address 1: 10.10.19.10 my-dnsrr-nginx.3.0sm1n9o8hygzarv5t5eq46okn.my-network
Address 2: 10.10.19.9 my-dnsrr-nginx.2.b3o1uoa8m003b2kk0ytl9lawh.my-network
Address 3: 10.10.19.8 my-dnsrr-nginx.1.55za4c83jq9846rle6eigiq15.my-network
須要注意的是：必定要確認VIP的連通性
一般Docker官方推薦使用dig，nslookup或其它DNS查詢工具來查詢經過DNS對服務名的訪問。由於VIP是邏輯IP，ping並非確認VIP連通性的正確的工具。
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