Docker Swarm-Architektur verstehen: Ein umfassender Leitfaden

understanding docker swarm architecture a comprehensive guide

In der Welt der Container-Orchestrierung ist Docker Swarm ein Name, der neben anderen bekannten Tools wie Kubernetes recht häufig auftaucht. Denn Docker Swarm bietet eine unkomplizierte und einfach zu implementierende Orchestrierungslösung für Docker-Container. In diesem Blogbeitrag werden wir uns eingehend mit der Architektur von Docker Swarm befassen, um zu verstehen, wie es die Bereitstellung, Skalierung und Verwaltung von Containern über einen Maschinencluster hinweg orchestriert.

Was ist Docker Swarm?

Docker Swarm ist eine Container-Orchestrierungsplattform, die von Docker, Inc. entwickelt und verwaltet wird. Sie dient zum Erstellen, Bereitstellen und Verwalten eines Clusters von Docker-Knoten in einem Schwarm. Ein Schwarm ist eine Gruppe von Maschinen, auf denen Docker ausgeführt wird und die zu einem Cluster zusammengefasst sind.

Komponenten der Docker Swarm-Architektur

Knoten

Docker Swarm nutzt das Konzept der Knoten zur Gestaltung seiner Architektur. Es gibt zwei Arten von Knoten:

  1. Managerknoten : Diese Knoten sind für die Orchestrierung und Clusterverwaltung verantwortlich. Sie halten den Schwarmzustand aufrecht und planen Dienste.

  2. Worker-Knoten : Diese Knoten führen die von Manager-Knoten verteilten Aufgaben aus.

Dienste und Aufgaben

  • Dienst : Ein Dienst ist die Definition der Aufgaben, die auf den Manager- oder Worker-Knoten ausgeführt werden sollen. Es ist eine Blaupause dafür, wie sich Docker-Container in der Produktion verhalten sollen.

  • Aufgabe : Eine Aufgabe ist ein einzelner Docker-Container und seine Befehle, die im Dienst ausgeführt werden.

Floß-Konsens-Algorithmus

Die Manager-Knoten implementieren den Raft-Konsens-Algorithmus, um einen konsistenten Zustand im gesamten Cluster aufrechtzuerhalten. Dadurch wird sichergestellt, dass der Schwarm auch dann weiterhin wie erwartet funktioniert, wenn einige der Manager-Knoten ausfallen.

Routing-Mesh

Docker Swarm verfügt über ein integriertes Routing-Mesh, das die Serviceerkennung und den Lastausgleich übernimmt. Dadurch wird sichergestellt, dass alle am Schwarm teilnehmenden Knoten auf bereitgestellte Dienste zugreifen können, unabhängig davon, ob sie die entsprechenden Aufgaben ausführen.

Objektspeicher

Docker Swarm verwendet einen Objektspeicher, um die für den Cluster erforderlichen Konfigurationsdetails und kryptografischen Schlüssel sicher zu speichern.

Wie es funktioniert?

  1. Initialisierung und Beitritt : Der erste Schritt besteht darin, einen Schwarm zu initialisieren oder einem bestehenden beizutreten. Zu diesem Zweck werden die Befehle docker swarm init und docker swarm join verwendet.

  2. Diensterstellung : Der nächste Schritt besteht darin, mit dem docker service create Befehl einen Dienst zu erstellen. Dadurch wird ein Dienst basierend auf einem Docker-Image erstellt und die angegebene Anzahl von Instanzen (Aufgaben) dieses Images ausgeführt.

  3. Aufgabenzuweisung : Managerknoten weisen Arbeitsknoten Aufgaben basierend auf Planungsalgorithmen zu. Jede Aufgabe stellt einen laufenden Container des Dienstes dar.

  4. Skalierung : Mit dem Befehl können Sie den Dienst vergrößern oder verkleinern docker service scale . Docker Swarm erhöht oder verringert die Anzahl der Aufgaben, um den gewünschten Status zu erreichen.

  5. Diensterkennung und Lastausgleich : Docker Swarm weist jedem Dienst automatisch einen DNS-Namen zu und verteilt die Last der Anforderungen auf alle Aufgaben, die zu diesem Dienst gehören.

  6. Selbstheilung und Failover : Wenn ein Knoten oder Container ausfällt, verteilen die Manager-Knoten die Aufgaben neu auf die verbleibenden aktiven Knoten.

  7. Updates und Rollbacks : Docker Swarm unterstützt fortlaufende Updates und Rollbacks. Sie können das Docker-Image oder die Konfigurationen für einen Dienst aktualisieren, und Docker Swarm aktualisiert Aufgaben schrittweise und ohne Ausfallzeiten.

Vorteile der Docker Swarm-Architektur

  1. Einfachheit : Docker Swarm ist für seine Einfachheit bekannt. Mit nur wenigen Befehlen können Sie einen Schwarm initialisieren und eine Multi-Service-Anwendung bereitstellen.

  2. Skalierbarkeit : Skalieren Sie Ihre Anwendung ganz einfach horizontal, indem Sie weitere Aufgaben oder Dienste hinzufügen.

  3. Hohe Verfügbarkeit : Integrierte Failover-Funktionen stellen sicher, dass Ihre Anwendung verfügbar ist, auch wenn einige Ihrer Knoten nicht verfügbar sind.

  4. Integration : Da Docker Swarm aus demselben Ökosystem stammt, bietet es eine nahtlose Integration mit Docker CLI und Docker Compose.

  5. Sicherheit : Bietet automatisierte TLS-Verschlüsselung zwischen den Knoten für eine sichere Datenübertragung.

Abschluss

Docker Swarm bietet eine elegante und unkomplizierte Möglichkeit, einen Cluster von Docker-Containern zu verwalten. Obwohl es möglicherweise nicht so viele Funktionen bietet wie andere Orchestrierungstools wie Kubernetes, ist es aufgrund seiner Einfachheit und Benutzerfreundlichkeit eine gute Wahl für kleinere Bereitstellungen oder für Teams, die gerade erst mit der Container-Orchestrierung beginnen. Wenn Sie die Architektur verstehen, können Sie Ihre Swarm-Bereitstellungen optimal nutzen.



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