Docker多节点集群管理与扩容指南

一、Docker集群基础概念

Docker多节点集群管理主要通过Docker Swarm或Kubernete实现，以下以Docker Swarm为例进行说明。

核心概念

• Manager节点：负责集群管理和任务调度
• Worker节点：执行容器工作负载
• Service：定义要在节点上执行的任务
• Stack：一组相关服务的集合

二、搭建Docker Swarm集群

1. 初始化Swarm集群

# 在主节点上执行
docker swarm init --advertise-addr <MANAGER-IP>

2. 添加Worker节点

# 在Manager节点获取加入命令
docker swarm join-token worker

# 在Worker节点执行输出的命令
docker swarm join --token <TOKEN> <MANAGER-IP>:2377

3. 添加Manager节点（高可用）

# 在Manager节点获取manager加入命令
docker swarm join-token manager

# 在新Manager节点执行
docker swarm join --token <TOKEN> <MANAGER-IP>:2377

三、集群管理命令

查看集群节点

docker node ls

提升/降级节点角色

docker node promote <NODE-ID>  # 提升为manager
docker node demote <NODE-ID>  # 降级为worker

节点维护模式

docker node update --availability drain <NODE-ID>  # 排空节点
docker node update --availability active <NODE-ID>  # 恢复节点

四、服务管理与扩容

1. 创建服务

docker service create --name web --replicas 3 -p 80:80 nginx

2. 服务扩容/缩容

docker service scale web=5  # 扩容到5个副本
docker service scale web=2  # 缩容到2个副本

3. 滚动更新服务

docker service update --image nginx:1.19 --update-parallelism 2 --update-delay 10s web

4. 服务回滚

docker service rollback web

五、高级集群管理

1. 使用Stack部署应用

# docker-compose.yml示例
version: '3.8'
services:
  web:
    image: nginx
    ports:
      - "80:80"
    deploy:
      replicas: 3
      resources:
        limits:
          cpus: '0.5'
          memory: 512M
      restart_policy:
        condition: on-failure

部署Stack：

docker stack deploy -c docker-compose.yml myapp

2. 节点标签与约束

# 给节点添加标签
docker node update --label-add region=east <NODE-ID>

# 部署时使用约束
docker service create --name db --constraint 'node.labels.region == east' redis

六、监控与日志

1. 服务监控

docker service ps <SERVICE-NAME>  # 查看服务状态
docker service logs <SERVICE-NAME>  # 查看服务日志

2. 集群监控工具

• Portainer：轻量级集群管理UI
• Prometheus + Grafana：监控解决方案
• cAdvisor：容器监控工具

七、最佳实践

1. 生产环境建议：

   • 至少3个Manager节点确保高可用
   • 使用--limit-cpu和--limit-memory限制资源
   • 配置日志驱动和日志轮转

2. 安全建议：

   • 启用TLS加密节点间通信
   • 定期轮换join token
   • 限制Manager节点的访问

3. 网络优化：

   • 使用overlay网络跨节点通信
   • 考虑使用ingress网络模式对外暴露服务

通过以上方法，您可以有效地管理和扩展Docker多节点集群，实现容器化应用的高可用和弹性伸缩。