Docker应用示例2--使用Docker创建简单集群服务

1,目的

在了解Docker容器、镜像和仓库基本使用的情况下,可尝试搭建Docker集群,进入Docker云计算时代。
通过本文的学习,可以了解学习Docker集群的搭建和使用,了解学习Docker的基本网络配置。

2,Docker集群模块划分

本文将搭建一个简单的Docker集群,包含三个模块,分别是消息模块、计算模块和测试模块。

  • 消息模块,docker_message
    使用redis作为消息中间件,包含三个list:list_message_in、list_message_out和list_message_alive,只部署一份

  • 计算模块,docker_worker
    启动Python程序,读取docker_message的list_message_in,完成计算后,将结果输出到list_message_out,可以启动多份。另,每秒输出心跳到list_message_alive(空闲时间)

  • 测试模块,redis-cli或python程序
    通过redis-cli或python程序测试Docker集群是否运行正常

3,消息模块搭建

启动消息模块

# 创建网络,docker有四种网络类型(bridge、container、host和none),我们使用的是none,可以设置静态IP
# docker network create --subnet=172.18.0.0/24 my_network
0b85ab8c7809886bb7fada8c4a8970b5692f11dbd950790f1e9b1e098691f114
# 启动新容器,设置静态IP
# docker run -it --name docker_message -h docker_message -p 26379:6379 --net my_network --ip 172.18.0.2 --add-host docker_message:172.18.0.2 learn/redis:v2 /bin/sh /etc/rc.local

参数说明

  • -it,交互方式启动
  • --name docker_message,指定新容器的名称是docker_message
  • -h docker_message,指定新容器的主机名是docker_message
  • -p 26379:6379,指定宿主机与docker容器的端口映射,宿主机的26379对应docker容器的6379
  • --net my_network,指定网络是新创建的网络my_network,IP段是172.18.0.0/24
  • --ip 172.18.0.2,指定容器的IP为静态IP 172.18.0.2
  • --add-host docker_message:172.18.0.2,增加容器的host配置,docker_message:172.18.0.2
  • learn/redis:v2,指定启动容器对应的镜像是learn/redis:v2,可以是镜像ID
  • /bin/sh /etc/rc.local,指定容器启动后,执行shell脚本是/etc/rc.local

进入到容器,安装redis,并启动测试

root@docker_message:/# apt-get install redis-server
root@docker_message:/# service redis-server start
Starting redis-server: redis-server.
root@docker_message:/# redis-cli -h docker_message
docker_message:6379> set a 00
OK
docker_message:6379> get a
"00"

测试Docker容器的网络设置

  • 通过宿主机和外网机器(非172.18.0.0/24网段)的机器,连接docker_message的redis服务,测试是否正常
# 宿主机的测试
kevin@apple:~$ redis-cli -h 172.18.0.2  -p 6379
172.17.0.2:6379> get a
(nil)
172.17.0.2:6379> keys *
(empty list or set)
172.17.0.2:6379> set a 11
OK
172.17.0.2:6379> get a
"11"
# 外网机器的测试
kevin@orange:~/docker$ redis-cli -h 192.168.1.89 -p 26379
192.168.1.89:26379> set a 22
OK
192.168.1.89:26379> get a
"22"
  • 在docker_message查看网络连接情况,发现6379端口有来自192.168.1.32(外网机器)和172.18.0.1(宿主机)的TCP连接,说明网络设置OK
root@docker_message:/# netstat -pan
Active Internet connections (servers and established)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address           Foreign Address         State       PID/Program name
tcp        0      0 0.0.0.0:6379            0.0.0.0:*               LISTEN      -               
tcp        0      0 127.0.0.11:33007        0.0.0.0:*               LISTEN      -               
tcp        0      0 0.0.0.0:22              0.0.0.0:*               LISTEN      30/sshd         
tcp        0      0 172.18.0.2:6379         172.18.0.1:52440        ESTABLISHED -               
tcp        0      0 172.18.0.2:6379         192.168.1.32:36922      ESTABLISHED -               
tcp6       0      0 :::6379                 :::*                    LISTEN      -               
tcp6       0      0 :::22                   :::*                    LISTEN      30/sshd         
udp        0      0 127.0.0.11:60720        0.0.0.0:*                           -               
Active UNIX domain sockets (servers and established)
Proto RefCnt Flags       Type       State         I-Node   PID/Program name    Path

修改docker容器的开机脚本

# vi /etc/rc.local

####!/bin/sh -e
#
# rc.local
#
# This script is executed at the end of each multiuser runlevel.
# Make sure that the script will "exit 0" on success or any other
# value on error.
#
# In order to enable or disable this script just change the execution
# bits.
#
# By default this script does nothing.

service redis-server start

/bin/bash

exit 0

4,计算模块搭建

启动一个docker容器

# docker run -it --name docker_worker1 -h docker_worker1 --net my_network --add-host docker_message:172.18.0.2 learn/redis:v2 /bin/bash

参数说明

  • --net my_network,指定容器使用的网络是my_network,这样可以与docker_message内网通信
  • --add-host docker_message:172.18.0.2,增加容器的host配置,docker_message:172.18.0.2,可以通过docker_message连接消息模块
  • 备注:可以通过-e docker_message=172.18.0.2增加环境变量

网络测试

root@docker_worker1:/# ifconfig
eth0      Link encap:Ethernet  HWaddr 02:42:ac:12:00:03  
          inet addr:172.18.0.3  Bcast:0.0.0.0  Mask:255.255.255.0
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:12 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:0 
          RX bytes:1856 (1.8 KB)  TX bytes:0 (0.0 B)

lo        Link encap:Local Loopback  
          inet addr:127.0.0.1  Mask:255.0.0.0
          UP LOOPBACK RUNNING  MTU:65536  Metric:1
          RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:0 
          RX bytes:0 (0.0 B)  TX bytes:0 (0.0 B)

root@docker_worker1:/# redis-cli -h docker_message -p 6379
docker_message:6379> set a 22
OK
docker_message:6379> get a
"22"

编写Python脚本

  • 安装python包
# apt-get install python-redis
  • 创建python脚本
root@docker_worker1:/home/visual/python# vi /home/visual/python/worker.py

#coding:utf8
import redis, socket, time

# 计算函数
def worker():
    # 连接redis
    # docker_message = "192.168.1.89"
    docker_message = "docker_message"
    r = redis.Redis(host=docker_message, port=6379, db=0)

    # 从list_message_in获取数据,计算后写入到list_message_out
    list_message_in = "list_message_in"
    list_message_out = "list_message_out"
    list_message_alive = "list_message_alive"
    hostname = socket.gethostname()
    while(True):
        str_message = r.rpop(list_message_in)
        # 如果获取的消息为空,则休息1秒再看是否有数据
        if str_message == None:
            if r.llen(list_message_alive) >= 100:
                r.delete(list_message_alive)
            str_alive_message = hostname + " is alive at " + time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S', time.localtime(time.time()))
            r.lpush(list_message_alive, str_alive_message)
            time.sleep(1)
            continue

        # 完成表达式的计算,并返回结果
        try:
            str_message = str_message + "=" + str(eval(str_message))
        except Exception,e:
            print str_message,e
        str_response = "worker %s return %s" % ( hostname, str_message )
        r.lpush(list_message_out, str_response)
        # print str_response

if __name__ == "__main__":
    worker()
  • 容器中启动Python脚本
root@docker_worker1:/home/visual/python# python worker.py 2>&1 &
  • 测试Python运行正常
root@apple:/home/kevin/docker/docker_cluster# redis-cli -p 26379
127.0.0.1:26379> keys *
1) "list_message_out"
2) "list_message_alive"
127.0.0.1:26379> llen list_message_alive
(integer) 67
127.0.0.1:26379> llen list_message_alive
(integer) 68
127.0.0.1:26379> llen list_message_alive
(integer) 69
127.0.0.1:26379> llen list_message_alive
(integer) 70
127.0.0.1:26379> lpush list_message_in "1+2-3+3*3"
(integer) 1
127.0.0.1:26379> lrange list_message_out 0 3
1) "worker docker_worker1 return 1+2-3+3*3=9"
2) "1+2+3*2=9"
3) "1+2+3*2"
4) "None"

添加开机启动

root@docker_worker1:/# cat /etc/rc.local 
#!/bin/sh -e
#
# rc.local
#
# This script is executed at the end of each multiuser runlevel.
# Make sure that the script will "exit 0" on success or any other
# value on error.
#
# In order to enable or disable this script just change the execution
# bits.
#
# By default this script does nothing.

# service ssh start
# service redis-server start
python /home/visual/python/worker.py 2>&1 &

/bin/bash

exit 0

重新打包生成镜像learn/worker:v1,可还原部署多份容器

kevin@apple:~$ docker ps -a
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND                  CREATED             STATUS                      PORTS                                        NAMES
a5e5efb3f995        learn/redis:v2      "/bin/bash"              2 hours ago         Exited (0) 14 seconds ago                                                docker_worker1
ad7291dea597        learn/redis:v2      "/bin/sh /etc/rc.l..."   2 hours ago         Up 2 hours                  0.0.0.0:26379->6379/tcp                      docker_message
cbbbe7a5d47a        learn/nginx:v2      "/bin/sh /etc/rc.l..."   6 hours ago         Exited (255) 3 hours ago    0.0.0.0:8000->80/tcp, 0.0.0.0:8001->81/tcp   nginx_test
93a1b9d39683        ubuntu              "bash"                   2 days ago          Exited (0) 7 hours ago                                                   zealous_noether
abdc084f9821        hello-world         "/hello"                 2 days ago          Exited (0) 26 hours ago                                                  sleepy_clarke
kevin@apple:~$ docker commit a5e5efb3f995 learn/worker:v1
sha256:abb80d7a396cca5d99d3253a85a9629413a962e1dd7a18c77b53ce97d1cbd0f9
kevin@apple:~$ docker images
REPOSITORY                                       TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
learn/worker                                     v1                  abb80d7a396c        16 seconds ago      325MB
learn/redis                                      v2                  9385e5566f04        2 hours ago         324MB
learn/nginx                                      v2                  3393d626158d        6 hours ago         370MB
learn/nginx                                      v1                  ab92edd21696        8 hours ago         370MB
learn/redis                                      v1                  619ec66bf6dd        18 hours ago        324MB
learn/visual_init                                v1                  56a4eab7dc5b        44 hours ago        321MB
registry.cn-beijing.aliyuncs.com/zhangsp/aiwen   visual_init         56a4eab7dc5b        44 hours ago        321MB
ubuntu                                           latest              14f60031763d        5 days ago          120MB
hello-world                                      latest              1815c82652c0        5 weeks ago         1.84kB

启动两份docker_worker

# docker run -it --name docker_worker1 -h docker_worker1 --net my_network --add-host docker_message:172.18.0.2 learn/worker:v1 /bin/sh /etc/rc.local
# docker run -it --name docker_worker2 -h docker_worker2 --net my_network --add-host docker_message:172.18.0.2 learn/worker:v1 /bin/sh /etc/rc.local

5,执行测试模块

截止目前,Docker简单集群已经搭建OK。我们共有三个Docker容器,分别是docker_message、docker_worker1、docker_worker2,如下:

root@apple:/home/kevin/docker/docker_cluster# docker ps -a
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND                  CREATED             STATUS                     PORTS                                        NAMES
b454ac04f6a0        learn/worker:v1     "/bin/sh /etc/rc.l..."   About an hour ago   Up About an hour           6379/tcp                                     docker_worker2
ecdb7a63da09        learn/worker:v1     "/bin/sh /etc/rc.l..."   About an hour ago   Up About an hour           6379/tcp                                     docker_worker1
ad7291dea597        learn/redis:v2      "/bin/sh /etc/rc.l..."   3 hours ago         Up 3 hours                 0.0.0.0:26379->6379/tcp                      docker_message
cbbbe7a5d47a        learn/nginx:v2      "/bin/sh /etc/rc.l..."   7 hours ago         Exited (255) 4 hours ago   0.0.0.0:8000->80/tcp, 0.0.0.0:8001->81/tcp   nginx_test
93a1b9d39683        ubuntu              "bash"                   2 days ago          Exited (0) 8 hours ago                                                  zealous_noether
abdc084f9821        hello-world         "/hello"                 2 days ago          Exited (0) 27 hours ago                                                 sleepy_clarke

测试一下Docker集群服务是否正常,可在另外一台机器上,通过redis-cli测试Docker集群(3个docker容器)。当然可以通过python或其他程序连接redis测试。

kevin@orange:~/docker$ redis-cli -h 192.168.1.89 -p 26379
192.168.1.89:26379> keys *
1) "list_message_out"
2) "list_message_alive"
192.168.1.89:26379> lrange list_message_alive 0 3
1) "docker_worker1 is alive at 2017-07-26 08:34:25"
2) "docker_worker2 is alive at 2017-07-26 08:34:24"
3) "docker_worker1 is alive at 2017-07-26 08:34:24"
4) "docker_worker2 is alive at 2017-07-26 08:34:23"
192.168.1.89:26379> lpush list_message_in "1+2+3"
(integer) 1
192.168.1.89:26379> lrange list_message_out 0 3
1) "worker docker_worker1 return 1+2+3=6"
2) "worker docker_worker1 return 1+2-3+3*3=9"
3) "1+2+3*2=9"
4) "1+2+3*2"
192.168.1.89:26379> lpush list_message_in "1+2+3"
(integer) 1
192.168.1.89:26379> lpush list_message_in "1+2+3"
(integer) 1
192.168.1.89:26379> lpush list_message_in "1+2+3"
(integer) 1
192.168.1.89:26379> lpush list_message_in "1+2+3"
(integer) 1
192.168.1.89:26379> lrange list_message_out 0 3
1) "worker docker_worker1 return 1+2+3=6"
2) "worker docker_worker2 return 1+2+3=6"
3) "worker docker_worker1 return 1+2+3=6"
4) "worker docker_worker2 return 1+2+3=6"

测试的Python代码如下:

#coding:utf8
import redis, time

def test():
    # 连接redis
    docker_message = "192.168.1.89"
    # docker_message = "docker_message"
    r = redis.Redis(host=docker_message, port=26379, db=0)

    # list_message_in是docker集群的消息输入列表
    # list_message_out是docker集群的消息输出列表
    # list_message_alive是docker_worker的心跳存活数据列表
    list_message_in = "list_message_in"
    list_message_out = "list_message_out"
    list_message_alive = "list_message_alive"
    while(True):
        # r.lpush(list_message_in, "1+2+2+10/2")
        str_response = r.brpop([list_message_out,list_message_alive])
        print time.strftime( "%Y-%m-%d %H:%M:%S", time.localtime(time.time()) ), str_response
        time.sleep(0.2)

if __name__ == "__main__":
    test()

通过上述测试,可以发现:

  • 能够正常连接到docker_message模块,通过192.168.1.89:26379,或者172.18.0.1:26378,或者172.18.0.2:6378均可以正常连接。
  • 通过list_message_alive列表,可以发现docker_worker1和docker_worker2均正常存活,有心跳报告,并且list_message_alive的列表长度不超过100。
  • 通过向list_message_in列表增加数据,可以看到list_message_out有数据返回,说明集群运行正常。
  • 通过list_message_out的返回数据,可以看到来自不同的worker,包含docker_worker1和docker_worker2,说明简单的docker集群已经OK。

6,一些坑

  • 如何run一个镜像的时候,可以在容器中启动多个进程
    首先,由容器创建镜像之前,最好修改容器中的/etc/rc.local文件,在exit之前执行/bin/bash,在/bin/bash之前可以启动自己的服务,例如redis或Python脚本。然后,执行run镜像的时候,增加/bin/sh /etc/rc.local即可。

  • 容器和镜像的规范化管理
    首先,镜像的命名可以采用learn/redis:v1的方式来命名,learn是项目名称,redis是模块名称,v1是版本号。然后,容器的命名可以采用模块名称进行命名。最后,不用的镜像和容器,尽可能删除掉,避免越多越乱。

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