一、认识 Docker Swarm

Docker Swarm 是 Docker 官方提供的 容器集群管理工具，它允许用户将多个 Docker 主机组合成一个单一的虚拟 Docker 主机，从而实现容器的 高可用性、负载均衡与自动扩展。

一句话总结：Docker Swarm 是“轻量级的容器编排工具”，让你在多个节点上无缝管理容器。

核心功能：

• 集群模式：多个 Docker 主机组成一个集群，集群内的所有主机均为 Docker 节点。

• 负载均衡：自动分配请求到集群中的容器实例。

• 服务发现：Swarm 自动识别集群内的服务并提供 DNS 服务。

• 高可用性：故障恢复和自动重建容器。

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二、Docker Swarm 架构概览

┌──────────────────────┐ │ Swarm Manager │ ← 负责集群管理、任务调度 └──────────────────────┘ │ ▼ ┌──────────────────────┐ │ Swarm Worker │ ← 运行容器服务 └──────────────────────┘ │ ▼ ┌──────────────────────┐ │ Docker Containers │ ← 实际运行的应用容器 └──────────────────────┘

组件说明：

• Swarm Manager：负责管理 Swarm 集群，处理任务调度、服务部署、集群状态监控等。

• Swarm Worker：处理来自 Manager 的任务请求并运行容器。

• Docker Container：在工作节点上实际运行的容器，应用服务容器化部署。

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三、启动 Docker Swarm

1. 初始化 Swarm 集群

在主节点（Manager）上执行：

docker swarm init --advertise-addr <MANAGER-IP>

输出：

Swarm initialized: current node (abc123) is now a manager. To add a worker to this swarm, run the following command: docker swarm join --token <TOKEN> <MANAGER-IP>:2377

2. 加入 Worker 节点

在 Worker 节点上执行：

docker swarm join --token <TOKEN> <MANAGER-IP>:2377

查看集群状态：

docker node ls

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四、Swarm 服务管理

1. 创建服务

通过 Swarm 部署服务，Docker 会自动将服务分发到集群中的多个节点。

例如，创建一个 Nginx 服务：

docker service create --name web-server -p 80:80 nginx

查看服务：

docker service ls

查看服务详细信息：

docker service ps web-server

2. 更新服务

更新服务的镜像版本：

docker service update --image nginx:latest web-server

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五、Swarm 负载均衡

Docker Swarm 内置负载均衡，所有服务请求都会自动分配到集群内可用的容器实例。

创建一个 Nginx 服务，使用两个副本：

docker service create --name web-server -p 80:80 --replicas 2 nginx

Swarm 会自动在集群中选择不同的节点来运行两个副本，并且当某个副本宕机时，Swarm 会自动重启该副本。

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六、Swarm 网络管理

Swarm 支持 Overlay Networks，使得不同主机上的容器能够通过虚拟网络互相通信。

1. 创建自定义网络

docker network create --driver overlay my-network

2. 在服务中使用自定义网络

docker service create --name web-server --network my-network nginx

3. 查看网络

docker network ls

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七、Swarm 秘密与配置管理

Swarm 提供了对 敏感数据（如密码、API 密钥） 和 配置信息 的管理能力。

1. 创建配置

echo "db_host=database.local" | docker config create db_config -

2. 创建秘密

echo "my_secret_password" | docker secret create db_password -

3. 使用配置与秘密

docker service create --name app --secret db_password --config db_config myapp

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八、Swarm 服务扩展与缩容

1. 扩容服务副本数

docker service scale web-server=5

2. 缩容服务副本数

docker service scale web-server=2

查看服务副本数：

docker service ps web-server

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九、Swarm 集群管理与故障恢复

1. 查看节点状态

docker node ls

2. 从集群中移除节点

docker node rm <NODE-ID>

3. 在节点失败时自动恢复容器

Swarm 会自动重启被调度到失败节点上的容器，保持服务高可用。

4. 标记节点为不可调度

docker node update --availability drain <NODE-ID>

参考案例：www.jfnhdm.com
 

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十、Swarm 与 Docker Compose 集成

Docker Compose 可以和 Swarm 集成，管理多服务应用的编排。

1. 创建 docker-compose.yml 文件

version: "3" services: web: image: nginx deploy: replicas: 3 resources: limits: cpus: "0.1" memory: 50M restart_policy: condition: on-failure db: image: mysql deploy: replicas: 1

2. 启动 Compose 服务

docker stack deploy -c docker-compose.yml myapp

3. 查看服务状态

docker stack services myapp

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十一、Swarm 更新与版本管理

1. 更新 Docker 引擎版本

sudo apt-get update sudo apt-get upgrade docker-ce

2. 检查 Swarm 状态

docker info

3. 退出 Swarm 集群

docker swarm leave --force

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十二、Swarm 安全与访问控制

Docker Swarm 提供 RBAC（角色与权限控制） 和 TLS 加密通信。

1. 启用加密通信

Docker 默认启用 TLS 加密，确保节点间的通信安全。

2. 创建用户与角色

docker service create --name secure-web --secret my_secret nginx

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十三、Swarm 高可用与跨节点调度

1. 部署 Swarm 管理节点高可用

使用 HAProxy + Keepalived 配置多个 Swarm Manager 节点，提供 高可用性。

2. Swarm Manager 节点故障自动恢复

若当前 Manager 节点发生故障，Swarm 会自动选择下一个候选 Manager 节点来接管管理职责。

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十四、Docker Swarm 与 CI/CD 集成

1. Jenkins 与 Docker Swarm 集成

使用 Jenkins 管道自动化构建与部署到 Docker Swarm 集群。

stage('Deploy to Swarm') { steps { sh 'docker stack deploy -c docker-compose.yml myapp' } }

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十五、Docker Swarm 性能优化与监控

1. 监控集群状态

使用 Docker CLI 查看服务、节点、任务等信息：

docker service ls docker node ls

2. 性能调优建议

• CPU与内存限制：为服务配置合理的资源限制。

• 容器健康检查：设置容器健康检查，确保容器始终处于健康状态。

• 日志管理：将容器日志导出到外部存储或日志管理平台。

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十六、Swarm 与 Kubernetes 比较

特性	Docker Swarm	Kubernetes
学习曲线	简单	较复杂
容器编排	支持	支持
生态系统	较小	庞大
扩展性	较弱	强大
集群管理	内置	内置，支持多种插件
服务发现	内置	内置
高可用性	支持	支持

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十七、Docker Swarm 部署与生产应用

1. 持久化存储

使用 Docker Volumes 或第三方存储系统为容器提供持久化存储。

2. 部署数据库服务

使用 Docker Secrets 管理数据库密码，并确保数据库服务的高可用性。

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十八、Swarm 常见故障排查

问题	解决方案
容器无法启动	检查日志、资源限制
节点无法加入集群	检查网络配置、token 是否过期
服务不可访问	检查负载均衡配置、网络策略

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十九、Swarm 集群的备份与恢复

使用 Docker docker swarm backup 或通过备份关键数据（如 overlay network、volumes）进行手动备份。

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二十、完整实战项目：企业级 Docker Swarm 部署

目标：
搭建一个多节点的 Docker Swarm 集群，支持自动化部署与服务扩展。

架构：

Manager节点 1-3 → Swarm集群管理 Worker节点 1-5 → 容器服务执行 负载均衡 → 自动分配请求

部署步骤：

1. 初始化 Swarm 集群，配置 Manager 与 Worker 节点。

2. 使用 Docker Compose 创建多服务应用。

3. 配置负载均衡与高可用服务。

4. 配置容器健康检查与自动扩展。

最终效果：

• 高可用集群管理

• 动态扩展服务

• 服务自动恢复与重调度

• 持久化存储与敏感数据管理