在Docker Swarm模式下，Docker应用如何实现服务发现

原文链接：How Service Discovery Works in Containerized Applications Using Docker Swarm Mode

当我们第一次考虑在生产环境中使用容器时，常常会面对一个问题：当容器运行在一组服务器集群上时，无论它在哪个服务器上，如何让其他实体（人或应用程序）可靠地连接到它。

一定程度上，这个问题也存在于之前的虚拟化时代。在常见的三层web应用堆栈中，这可以用以下方式处理：

负载均衡器具有后端Web服务器的IP地址

Web服务器具有实现业务逻辑的应用服务器的IP地址

编写应用服务器查询数据库的sql语句，用于返回数据

只要Web服务器，应用服务器或数据库服务器没有被替换，上述的解决方案就会很简单。如果它们被替换了，Devops工程师将确保新系统使用之前的IP地址。

而现在，新的替代方案出现了，如Zookeeper，但并非唯一。随着架构复杂度的增加，服务发现越来越受到重视：以前可能只有10台虚拟机，但现在可能会有200至300个容器，而且容器的生命周期明显短于虚拟机的。

在Docker的“内置电池，但可以被替代”的理念之后，Docker Swarm模式配备了内置的DNS服务器。它为用户提供简单的服务发现。如果某时，用户的需求超出了DNS服务器的设计参数，那么他们可以使用第三方的服务发现。

开始

关于如何安装Docker Swarm集群，互联网上有大量的资源，这里不再赘述。对于这篇文章，我们将使用在GitHub上的Vagrant配置，并为此发布一些端口转发。如果你已经安装了Vagrant和Virtualbox，可用以下方式来启动一个Docker Swarm集群：

$ git clone https://github.com/jlk/docker-swarm-mode-vagrant.git 
Cloning into 'docker-swarm-mode-vagrant'...
remote: Counting objects: 23, done.
remote: Total 23 (delta 0), reused 0 (delta 0), pack-reused 23
Unpacking objects: 100% (23/23), done.

$ cd docker-swarm-mode-vagrant/

$ vagrant up

在最后一个命令之后，Vagrant大约需要5至10分钟去下载Ubuntu虚拟机镜像，启动3个虚拟机，更新软件包，安装Docker引擎并将虚拟机节点（以下简称节点）加入一个Swarm集群。通过SSH协议，你可以使用以下命令进入主节点，并列出Swarm集群的成员：

$ vagrant ssh node-1

vagrant@node-1:~$ docker node ls

ID                           HOSTNAME  STATUS  AVAILABILITY  MANAGER STATUS
9f22lo0cthxn64w79arje5rqg    node-2    Ready   Active
p2yg78i4fmzwglu8lp4j1cebc *  node-1    Ready   Active        Leader
tp9h7cpef13fzeztje38igs4s    node-3    Ready   Active

（ID将是不同的，因为节点是不同的）

启动一个WordPress应用

接下来，让我们启动一个包含MariaDB数据库服务（以下简称dbcluster服务）和wordpress服务的应用程序。为了方便起见，我们使用另一个包含docker-compose文件的GitHub项目来构建集群。让我们克隆这个项目并启动容器：

vagrant@node-1:~$ git clone http://github.com/jlk/wordpress-swarm.git 
Cloning into 'wordpress-swarm'...
remote: Counting objects: 7, done.
remote: Compressing objects: 100% (6/6), done.
remote: Total 7 (delta 0), reused 4 (delta 0), pack-reused 0
Unpacking objects: 100% (7/7), done.
Checking connectivity... done.

vagrant@node-1:~$ cd wordpress-swarm

vagrant@node-1:~/wordpress-swarm$ docker stack deploy --compose-file docker-stack.yml wordpress

Creating network wordpress_common
Creating service wordpress_wordpress
Creating service wordpress_dbcluster
vagrant@node-1:~/wordpress-swarm$

在后台，Docker开始下载镜像，启动容器，调度容器以实现跨节点运行。根据你的服务器运算速度和网络速度，大约一分钟后，你可以看到运行的服务：

vagrant@node-1:~/wordpress-swarm$ docker service ls

ID            NAME                 MODE        REPLICAS  IMAGE
fyhqrei7hz75  wordpress_dbcluster  replicated  1/1       toughiq/mariadb-cluster:latest
ojbyktsyrmla  wordpress_wordpress  replicated  2/2       wordpress:php7.1-apache

vagrant@node-1:~/wordpress-swarm$

此时，你可以在浏览器中输入http://localhost:8080，并查看WordPress应用的初始配置。

查看docker-stack.yml文件，你将看到传递到wordpress容器的环境变量，这些指示容器连接到dbcluster服务。这只是一个传入容器的字符串，两个服务之间没有定义的链接。在旧版本的演示中，我们不得不在docker-stack.yml文件中的wordpress服务和dbcluster服务之间创建一个“link”，以便wordpress容器能够识别和使用dbcluster服务名。具体操作如下：

services:
wordpress:
...
links:
- dbcluster

而在新版本的演示中，Docker创建dbcluster容器之后，dbcluster服务会自动在其DNS中发布一个A记录，以允许其他容器在查找DNS名称时找到它。如果查看其中一个wordpress容器的初始日志，你可能会看到它无法找到dbcluster服务，接着在几次尝试后，最终找到。在dbcluster容器启动时，wordpress容器一直尝试建立一个数据库连接，一旦数据库容器启动，它将连接起来，具体细节如下：

Warning: mysqli::__construct(): php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in - on line 22
Warning: mysqli::__construct(): (HY000/2002): php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in - on line 22
MySQL Connection Error: (2002) php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known
Warning: mysqli::__construct(): (HY000/2002): Connection refused in - on line 22
MySQL Connection Error: (2002) Connection refused
…
AH00558: apache2: Could not reliably determine the server's fully qualified domain name, using 10.0.0.3. Set the 'ServerName' directive globally to suppress this message
AH00558: apache2: Could not reliably determine the server's fully qualified domain name, using 10.0.0.3. Set the 'ServerName' directive globally to suppress this message
[Mon Feb 27 16:16:43.086761 2017] [mpm_prefork:notice] [pid 1] AH00163: Apache/2.4.10 (Debian) PHP/7.1.2 configured -- resuming normal operations
[Mon Feb 27 16:16:43.086836 2017] [core:notice] [pid 1] AH00094: Command line: 'apache2 -D FOREGROUND'

扩展数据库

接下来，我们尝试扩展数据库服务。选择的MariaDB镜像已经启用了Galera集群功能，并且配置为通过组播方式发现集群成员。虽然基于DNS的服务发现内置于Docker Swarm模式中，但仍然需要更复杂的多主复制过程，以便应用程序能够确定，因此我们需要开启Galera集群功能。现在将dbcluster服务扩展到三个副本：

vagrant@node-1:~/wordpress-swarm$ docker service scale wordpress_dbcluster=3
wordpress_dbcluster scaled to 3

再增加两个dbcluster容器，并将它们添加到dbcluster服务之后的数据库池中。容器通过多播方式互相发现，同步。一旦你在容器日志中看到如下信息，就说明我们成功创建了一个三容器的dbcluster服务：

2017-02-27 16:49:42 139688903960320 [Note] WSREP:
Member 2.0 (84e5bc4c66b9) synced with group.

在浏览器中，我们重新加载WordPress应用，它仍然可以正常工作。此时，当wordpress服务尝试连接到dbcluster服务时，该请求由Docker在三个dbcluster容器之间进行负载均衡。在内置于Docker的DNS服务器中，dbcluster服务的IP地址是“虚拟IP”，在后台，Docker使用IPVS将流量均摊到各个dbcluster容器。如果多主复制未同步，则会导致严重的混乱。

最后，我们将dbcluster服务收缩回单个容器。在传统的生产环境中，我们必须非常谨慎地操作，但是在Docker中可以很轻松：

vagrant@node-1:~/wordpress-swarm$ docker service scale wordpress_dbcluster=1
wordpress_dbcluster scaled to 1
vagrant@node-1:~/wordpress-swarm$

因此，两个dbcluster容器将被关闭，dbcluster服务将返回到一个容器大小，WordPress应用仍然正常运行。

Docker Swarm模式的服务发现真的很好，它帮助我们松散地定义应用程序各个部分之间的关系。