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持续交付的力量: 使用Docker Swarm进行CI/CD
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文章目录
- 一、 介绍
- 1.1 Docker Swarm 简介
- 1.2 为什么要使用 Docker Swarm 进行 CI/CD
- 二、 准备工作
- 2.1 安装 Docker
- 2.2 安装 Docker Compose
- 2.3 安装 Git
- 2.4 安装 Jenkins
- 三、 Jenkins 与 Docker Swarm 的集成
- 3.1 使用 Docker 插件在 Jenkins 中启动 Docker 容器
- 3.2 使用 Docker Compose 插件在 Jenkins 中启动 Docker stack
- 3.3 在 Jenkins 中使用 Docker Machine 创建 Docker Swarm 集群
- 四、 Docker Swarm 中的 CI/CD
- 4.1 Docker Swarm 集群中为应用程序设置 CI/CD 流程
- 4.2 使用 Docker Hub 和 Docker Registry 作为 CI/CD 流程的仓库
- 4.3 在 Docker Swarm 集群中运行 GitLab CI/CD 管道
- 五、 高级应用程序部署
- 5.1 部署多层应用程序到 Docker Swarm 集群
- 5.2 使用 Docker Swarm 网络进行负载均衡和安全访问
- 5.3 使用 Docker Swarm 状态来监视和管理应用程序
- 六、 总结
- 6.1 Docker Swarm 的优缺点
- 6.2 Docker Swarm 在 CI/CD 中的作用
- 6.2.1 自动化应用程序构建和部署
- 6.2.2 自动化的测试和持续集成
- 6.3 计划未来在 Docker Swarm 中实施的功能
- 6.3.1 自治式容器调度
- 6.3.2 Docker Swarm 编排文件
- 6.3.3 应用程序插件
- 6.3.4 自适应调度
一、 介绍
1.1 Docker Swarm 简介
Docker Swarm 是 Docker 官方的集群管理和编排工具，用于管理多个 Docker 节点和容器，并分发容器到这些节点上运行。Docker Swarm 具有可扩展性、故障转移和负载均衡等优点，使得它成为一种流行的容器编排工具。
1.2 为什么要使用 Docker Swarm 进行 CI/CD
使用 Docker Swarm 进行 CI/CD 有很多优点：
- 通过 Docker Swarm，可以轻松管理和扩展容器化应用程序。Docker Swarm 可以自动地调度和平衡容器实例，可以实现负载均衡，并且还提供了一些伸缩和容错的功能。
- 使用 Docker Swarm 简化了应用程序的部署和管理。使用 Docker Compose YAML 文件，可以定义应用程序和服务，并且使用 Docker Stack 命令将它们部署到 Swarm 集群上。
- Docker Swarm 内置了安全和限制功能，可以保证应用程序在集群中的安全性和可靠性。例如，可以使用 Docker Swarm 内置的 Secrets 功能来管理应用程序的机密信息。
- 使用 Docker Swarm 进行 CI/CD 提供了更快的应用程序部署和测试反馈周期。使用 Docker 镜像作为应用程序的构建单元，并在 Docker Swarm 集群上部署它们，可以更快地推出应用程序功能或修复问题。
二、 准备工作
2.1 安装 Docker
安装 Docker Engine 取决于你的操作系统。以下是 Docker Engine 的安装步骤：
在 Linux 中安装 Docker Engine
- 卸载旧版本的 Docker Engine：
$ sudo apt-get remove docker docker-engine docker.io containerd runc
- 安装 Docker Engine：
$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get install -y apt-transport-https ca-certificates curl gnupg lsb-release
$ curl -fsSL | sudo gpg --dearmor -o /usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg
$ echo "deb [arch=amd64 signed-by=/usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg] $(lsb_release -cs) stable" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list > /dev/null
$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io
2.2 安装 Docker Compose
Docker Compose 是 Docker 官方的工具，用于定义和运行多容器 Docker 应用程序。可以使用以下命令安装 Docker Compose：
$ sudo curl -L ".29.2/docker-compose-$(uname -s)-$(uname -m)" -o /usr/local/bin/docker-compose
$ sudo chmod +x /usr/local/bin/docker-compose
2.3 安装 Git
Git 是一个版本控制系统，用于管理代码库。可以使用以下命令安装 Git：
$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get install git
2.4 安装 Jenkins
Jenkins 是一个流行的持续集成和持续交付工具，可以用于管理构建、测试和部署应用程序。可以使用以下命令在 Ubuntu 上安装 Jenkins：
$ wget -q -O - .io.key | sudo apt-key add -
$ sudo sh -c 'echo deb binary/ > /etc/apt/sources.list.d/jenkins.list'
$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get install jenkins
安装完成后，可以在浏览器中打开 http://{your-ip-address}:8080，并按照屏幕上的安装向导完成 Jenkins 的安装。
三、 Jenkins 与 Docker Swarm 的集成
3.1 使用 Docker 插件在 Jenkins 中启动 Docker 容器
- 安装 Docker 插件：在 Jenkins 管理界面的插件管理中搜索并安装 Docker 插件。
- 新建 Jenkins 项目：在 Jenkins 欢迎页面点击 “New Item”，输入项目名称并选择 “Freestyle project”，然后点击 “Ok”。
- 配置 Jenkins 项目：在 Jenkins 项目页面中，选择 “Configure” 进入项目配置页面。
- 配置执行 Shell 命令：在项目配置页面中添加 “Execute shell” 构建步骤，并输入需要在 Docker 容器中执行的命令。
示例代码：
echo "Hello, Docker"
配置使用 Docker 容器：在 “Build Environment” 中选择 “Use Docker container”，选择需要启动的 Docker 镜像和容器。如果没有需要的镜像和容器，可以在 “Docker” 中添加一个新的 Docker 环境。
示例代码：
docker run -it ubuntu:latest /bin/bash
保存配置并运行构建任务：保存 Jenkins 项目的配置，并点击 “Build Now” 运行构建任务。在 “Console Output” 中可以查看执行结果。
3.2 使用 Docker Compose 插件在 Jenkins 中启动 Docker stack
- 安装 Docker Compose 插件：在 Jenkins 管理界面的插件管理中搜索并安装 Docker Compose 插件。
- 新建 Jenkins 项目：在 Jenkins 欢迎页面点击 “New Item”，输入项目名称并选择 “Freestyle project”，然后点击 “Ok”。
- 配置 Jenkins 项目：在 Jenkins 项目页面中，选择 “Configure” 进入项目配置页面。
- 配置执行 Shell 命令：在项目配置页面中添加 “Execute shell” 构建步骤，并输入需要在 Docker 容器中执行的命令。
示例代码：
echo "Hello, Docker Compose"
配置使用 Docker Compose：在 “Build Environment” 中选择 “Use Docker Compose”，并选择需要启动的 Docker stack。如果没有需要的 Docker stack，可以在 “Docker Compose” 中添加一个新的 Docker Compose 环境。
示例代码：
docker-compose -f docker-compose.yml up -d
保存配置并运行构建任务：保存 Jenkins 项目的配置，并点击 “Build Now” 运行构建任务。在 “Console Output” 中可以查看执行结果。
3.3 在 Jenkins 中使用 Docker Machine 创建 Docker Swarm 集群
- 安装 Docker Machine 插件：在 Jenkins 管理界面的插件管理中搜索并安装 Docker Machine 插件。
- 新建 Jenkins 项目：在 Jenkins 欢迎页面点击 “New Item”，输入项目名称并选择 “Freestyle project”，然后点击 “Ok”。
- 配置 Jenkins 项目：在 Jenkins 项目页面中，选择 “Configure” 进入项目配置页面。
- 配置执行 Shell 命令：在项目配置页面中添加 “Execute shell” 构建步骤，并输入需要在 Docker Swarm 集群中执行的命令。
示例代码：
docker service ls
配置使用 Docker Machine：在 “Build Environment” 中选择 “Provide Docker Machine environment”，并输入 Docker Swarm manager 节点的 IP 地址和 ssh 登录凭证。
示例代码：
docker-machine create --driver generic --generic-ip-address X.X.X.X --generic-ssh-user USER --generic-ssh-key ~/.ssh/id_rsa docker-swarm-manager
保存配置并运行构建任务：保存 Jenkins 项目的配置，并点击 “Build Now” 运行构建任务。在 “Console Output” 中可以查看执行结果。
四、 Docker Swarm 中的 CI/CD
4.1 Docker Swarm 集群中为应用程序设置 CI/CD 流程
- 在 Docker Swarm 集群中创建应用程序相关的服务和 Docker stack。
- 在 Git 仓库中为应用程序创建 CI/CD 管道文件。
- 使用 CI/CD 管道文件定义自动化构建、测试和部署流程。
- 在 CI/CD 管道中使用 Docker 镜像和容器来构建、运行和测试应用程序。
- 配置 CI/CD 服务器和工具来执行 CI/CD 管道并将应用程序部署到 Docker Swarm 集群。
示例代码：
version: '3.8'
services:app:image: my-app-imagedeploy:replicas: 3update_config:parallelism: 1delay: 10snetworks:frontend:volumes:db-data:
4.2 使用 Docker Hub 和 Docker Registry 作为 CI/CD 流程的仓库
- 在 Docker Hub 或者自建 Docker Registry 中创建应用程序相关的镜像仓库。
- 在 Git 仓库中为应用程序创建 CI/CD 管道文件。
- 配置 CI/CD 管道文件，使用 Docker 镜像来构建、运行和测试应用程序，并将镜像推送到 Docker Hub 或者自建 Docker Registry 中。
- 在 Docker Swarm 集群中更新应用程序服务，使用新的镜像来部署应用程序。
示例代码：
version: '3.8'
services:app:build:context: .dockerfile: Dockerfileimage: my-docker-hub/my-app-imagedeploy:replicas: 3update_config:parallelism: 1delay: 10snetworks:frontend:volumes:db-data:
4.3 在 Docker Swarm 集群中运行 GitLab CI/CD 管道
- 在 GitLab 中创建应用程序相关的项目，并在项目中配置 CI/CD 管道。
- 使用 Docker piplelines 插件配置 CI/CD 管道文件，使用 Docker 镜像和容器来构建、运行和测试应用程序。
- 在 CI/CD 管道中使用 Docker Swarm 集群管理命令，在 Docker Swarm 集群中部署、更新和维护应用程序。
- 配置 CI/CD 服务器和工具来执行 CI/CD 管道，并将应用程序部署到 Docker Swarm 集群。
示例代码：
image: docker:19.03.12services:- docker:dindstages:- build- test- deployvariables:DOCKER_DRIVER: overlay2build:stage: buildscript:- docker build -t my-app-image .test:stage: testscript:- docker run my-app-image npm testdeploy:stage: deployscript:- docker stack deploy --compose-file docker-compose.yml my-app
五、 高级应用程序部署
5.1 部署多层应用程序到 Docker Swarm 集群
- 创建应用程序镜像和容器：使用 Dockerfile 构建应用程序镜像和容器。
- 创建数据库和缓存服务：使用 Docker Compose 或者 Docker stack 创建数据库和缓存服务。
- 将应用程序镜像上传到 Docker Registry：使用 docker push 命令将应用程序镜像上传到 Docker Registry。
- 在 Docker Swarm 集群中创建应用程序服务：使用 docker service create 命令创建应用程序服务，并指定应用程序镜像、容器、数据库和缓存服务等参数。
- 配置应用程序服务：使用 docker service update 命令更新应用程序服务的参数，如运行时间、副本数等。
- 监控应用程序服务：使用 docker service ps 命令来监控应用程序服务的运行状态。
示例代码：
version: '3.8'services:web:image: my-app-imagedeploy:replicas: 3update_config:parallelism: 1delay: 10srestart_policy:condition: anyports:- "80:80"networks:- frontend- backenddepends_on:- db- cachedb:image: mysqlcommand: --default-authentication-plugin=mysql_native_passwordenvironment:MYSQL_ROOT_PASSWORD: secretMYSQL_DATABASE: mydbvolumes:- db-data:/var/lib/mysqlnetworks:- backendcache:image: redisnetworks:- backendnetworks:frontend:backend:volumes:db-data:
5.2 使用 Docker Swarm 网络进行负载均衡和安全访问
- 创建 Docker Swarm Overlay 网络：使用 docker network create 命令创建 Docker Swarm Overlay 网络，用于部署应用程序服务。
- 部署应用程序服务到 Docker Swarm Overlay 网络：使用 docker service create 命令将应用程序服务添加到 Docker Swarm Overlay 网络中，并使用 --network 参数指定 Overlay 网络之前创建的网络名称。
- 为应用程序配置负载均衡和安全访问：使用 Docker Swarm 内置的负载均衡和安全访问功能为应用程序配置规则，如访问控制、TLS 加密、IP 白名单等。
- 监控应用程序服务：使用 docker service ps 命令来监控应用程序服务的运行状态。
示例代码：
version: '3.8'services:web:image: my-app-imagedeploy:replicas: 3update_config:parallelism: 1delay: 10srestart_policy:condition: anyports:- "80:80"networks:- overlaydepends_on:- db- cachedb:image: mysqlcommand: --default-authentication-plugin=mysql_native_passwordenvironment:MYSQL_ROOT_PASSWORD: secretMYSQL_DATABASE: mydbvolumes:- db-data:/var/lib/mysqlnetworks:- overlaycache:image: redisnetworks:- overlaynetworks:overlay:driver: overlayattachable: truevolumes:db-data:
5.3 使用 Docker Swarm 状态来监视和管理应用程序
- 使用 Docker Swarm 状态命令来监视 Docker Swarm 集群和服务的状态，例如使用 docker service ls 和 docker stack ps 命令查询服务的状态。
- 使用 Docker Swarm API 和 GUI 工具来管理 Docker Swarm 集群和服务。
- 使用 Docker Swarm 组件和插件来自动化和简化 Docker Swarm 集群和服务的监视和管理工作。
示例代码：
$ docker service ls
ID NAME MODE REPLICAS IMAGE
c7h5i5t282io app replicated 3/3 my-app-image$ docker stack ps my-stack
ID NAME IMAGE NODE DESIRED STATE CURRENT STATE
9ofoo2dzxm2b app.1 my-app-image node-1 Running Running 3 hours ago
3jia9m67ejah app.2 my-app-image node-2 Running Running 3 hours ago
df3qzeavwx9a app.3 my-app-image node-3 Running Running 3 hours ago
六、 总结
6.1 Docker Swarm 的优缺点
优点：
- 内置支持 Docker 命令和 Docker API，与 Docker 集成度高。
- 使用简单，易于学习和部署。
- 内置支持服务发现、负载均衡、故障容错和水平伸缩等功能。
- 可以与 Docker Registry 和 CI/CD 工具进行无缝集成。
- 可以部署到单机或者分布式多节点的环境中。
- 支持 Docker Secret 管理机密信息。
- 开源免费，社区活跃，有大量的文档和示例可用。
缺点：
- 缺乏某些高级功能，例如更复杂的网络管理和资源调度。
- 性能和规模方面有限制，不适合大型和高负载的生产环境。
- 对新手来说，安全性和稳定性可能会成为挑战。
6.2 Docker Swarm 在 CI/CD 中的作用
6.2.1 自动化应用程序构建和部署
Docker Swarm 能够集成到 CI/CD 工具中，实现自动化的应用程序构建和部署。通过 docker build 命令来构建镜像，并将构建好的镜像上传到 Docker Swarm 集群中。这样，开发人员可以更快地部署新的应用程序，并且可以在整个部署过程中进行不断的测试和迭代，从而提高开发效率和质量。
6.2.2 自动化的测试和持续集成
Docker Swarm 支持多种类型的测试工具和持续集成工具，可以自动执行测试和持续集成的流程。通过在 Docker Swarm 中运行应用程序，可以进行更快速的测试，并在流程中自动执行第一个版本的部署。这样可以有效提高开发团队的生产力和应用程序的质量。
6.3 计划未来在 Docker Swarm 中实施的功能
Docker 一直在不断的发展，并且有着很多计划可供实施以改进 Docker Swarm。以下是一些 Docker Swarm 未来计划中的主要功能：
6.3.1 自治式容器调度
随着 Swarm 群集的扩大，对容器调度的自动管理越来越重要。未来版本的 Docker Swarm 将支持完全自治的容器调度，这样用户就不必再手动管理容器，也可以避免容器的存在时间过长而导致的无用资源的占用。
6.3.2 Docker Swarm 编排文件
Docker Swarm 编排文件是一种将多个容器组合成一组服务的 YAML 文件。用户可以在其中指定启动顺序、容器状态等信息。此功能是一种在 Docker Swarm 中定义和管理应用程序的方式，可以简化流程并减少错误。
6.3.3 应用程序插件
Docker Swarm 的插件是一种简化配置和部署应用程序组件的工具。未来的 Docker Swarm 插件将使用户能够轻松地添加新的服务和功能。这将使其更加适合于复杂的应用程序和大规模集群。
6.3.4 自适应调度
未来版本的 Docker Swarm 将支持更强大的自适应调度，通过自动识别服务器资源瓶颈和容器消耗率，进行智能调度以满足更高性能、更少资源浪费和更优质服务的需求。
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