8.6 Swarm 高可用与负载均衡

任务一：验证高可用性

1. 创建服务

首先，创建一个拥有 2 个副本（Replicas）的服务，模拟一个需要高可靠运行的应用。

执行以下命令：

docker service create \
  --replicas 2 \
  --name s[学号后两位] \
  -p [8000+学号]:80 \
  -e STUDENT_ID=[学号] \
  harbor.seahi.me/stu/whoami-for-swarm

2. 查看任务分布

查看服务中的任务目前运行在哪些节点上：

docker service ps s[学号后两位]

你会看到两个任务分别运行在不同的节点上（例如 manager-1 和 manager-2）。Swarm 默认会尽量将任务分散到不同节点。

3. 模拟节点故障

为了验证高可用，我们模拟其中一个节点发生故障。假设其中一个任务运行在 manager-2 上，我们登录到该节点并停止 Docker 服务：

# [在 manager-2 节点上执行]
systemctl stop docker

4. 验证服务自愈

回到主节点（Manager Leader），再次查看任务状态：

docker service ps s[学号后两位]

实验结束后，请务必恢复 manager-2 的 Docker 服务：

# [在 manager-2 节点上执行]
systemctl start docker

任务二：VIP 与外部负载均衡器

虽然 Swarm 自带了 Routing Mesh（路由网格），但我们也可以在集群外部再部署一个负载均衡器（如 HAProxy 或 Nginx），作为流量的统一入口。

1. 扩容服务

将刚才的服务扩容为 3 个副本，尽量保证每个节点都有任务：

docker service scale s[学号后两位]=3

查看任务分布，确认每个节点都在运行。

2. 准备 HAProxy 配置

我们将使用 HAProxy 作为外部负载均衡器。

创建配置目录：

mkdir /srv/haproxy
cd /srv/haproxy

在该目录下创建名为 haproxy.cfg 的配置文件：

内容如下：

defaults
    mode http

# 前端设置
frontend http-in
    # HAProxy 监听的端口
    bind *:[9000+学号后两位]
    default_backend servers

# 后端设置
backend servers
    balance roundrobin
    # 这里填写 Swarm 集群节点的 IP 和服务暴露的端口
    # 即使某个节点上没有运行该容器，Swarm 的路由网络也会自动转发流量
    server node1 192.168.192.199:[8000+学号后两位] check
    server node2 192.168.192.202:[8000+学号后两位] check
    server node3 192.168.192.203:[8000+学号后两位] check

3. 运行 HAProxy

在主节点上启动 HAProxy 容器（一般在独立于集群的外部设备上部署 Haproxy）：

docker run -d \
-v /srv/haproxy/haproxy.cfg:/usr/local/etc/haproxy/haproxy.cfg \
-p [9000+学号后两位]:[9000+学号后两位] \
--name haproxy-[学号后两位] \
haproxy

4. 验证效果

在浏览器中访问 http://<主节点IP>:[9000+学号后两位]。

多次刷新页面，观察结果：

你会发现虽然访问入口不变，但提供服务的容器（Hostname 和 IP）在不断变化，这证明负载均衡正在工作。

5. 清理环境

删除集群中的服务与 HAProxy 容器

任务三：DNSRR 与外部负载均衡器

1. 什么是 DNSRR?

在前面的任务中,Swarm 使用 VIP 模式,所有容器共用一个虚拟 IP。

但在某些场景下,我们需要直接获取每个容器的真实 IP 地址,比如:

• 使用外部负载均衡器时,需要知道每个容器的具体位置
• 某些应用需要直连到特定的容器实例

这时就可以使用 DNSRR(DNS 轮询) 模式。

在本任务中,我们将创建 DNSRR 服务,并使用 HAProxy 直接连接到每个容器的真实 IP 进行负载均衡。

2. 创建 DNSRR 服务

创建一个指定 endpoint-mode 为 dnsrr 的新服务。我们需要先创建一个 overlay 网络,以便容器间通信:

# 创建 overlay 网络(添加 --attachable 参数允许单机容器连接)
docker network create -d overlay --attachable dnsrr-[学号后两位]

# 创建 DNSRR 服务(3 个副本)
docker service create \
  --name s[学号后两位] \
  --replicas 3 \
  --network dnsrr-[学号后两位] \
  --endpoint-mode dnsrr \
  harbor.seahi.me/stu/whoami-for-swarm

查看服务状态:

docker service ps s[学号后两位]

3. 获取容器真实 IP

在 Swarm 的 dnsrr 模式下，Docker 专门预留了一个 DNS 记录前缀叫 tasks.。使用 nslookup 命令获取所有容器的真实 IP 地址:

# 启动一个 busybox 容器并执行 nslookup
docker run -it --rm --network dnsrr-[学号后两位] busybox nslookup tasks.s[学号后两位]

你将看到 DNS 解析返回了 3 个不同的 IP 地址,而不是原来的 1 个 VIP:

4. 准备 HAProxy 配置

修改 haproxy.cfg 的配置文件,内容如下:

defaults
    mode http

# 前端设置
frontend http-in
    # HAProxy 监听的端口
    bind *:[9000+学号后两位]
    default_backend dns-servers

# 后端设置
backend dns-servers
    balance roundrobin
    # 这里填写从 nslookup 获取的容器真实 IP
    # 注意:容器默认监听 80 端口
    server container1 10.0.4.4:80 check
    server container2 10.0.4.2:80 check
    server container3 10.0.4.6:80 check

5. 运行 HAProxy

启动 HAProxy 容器,并将其加入到与服务相同的 overlay 网络:

docker run -d \
  -v /srv/haproxy/haproxy.cfg:/usr/local/etc/haproxy/haproxy.cfg \
  -p [9000+学号后两位]:[9000+学号后两位] \
  --network dnsrr-[学号后两位] \
  --name haproxy-[学号后两位] \
  haproxy

6. 验证效果

在浏览器中访问 http://<主节点IP>:[10000+学号后两位]。

多次刷新页面，验证负载均衡是否正常工作。