はじめに

この投稿はDocker内にDocker（dind）機能を利用してローカルでクラスタと類似した環境を構成し、 docker swarmを利用してクラスタを制御するOrchestrationを実習する方法についての投稿です。

docker swarm、Orchestrationとは？

docker swarmはkubernetesと同じOrchestrationツールです。 例えば5台のサーバーがあると考えてみましょう Orchestrationツールを使用しない場合は、各サーバーに同じ機能を持つように設定したり、それぞれ特定の機能を担当するように設定する必要があります。 しかしこの場合、特定の機能やサービスに多くのリクエストが来た場合、手動で該当サービスをもっと作成する必要があります。 しかしOrchestrationツールを利用すれば、設定値に従って特定のサービスを作成・維持するため、負荷が多くかかった時は設定を変えるだけで良く、その作業も自動化できます。 またサービスをアップデートする時にサービスを停止せずにデプロイすることが可能です。 （特定のサーバーにサービスを集中して配置するのではなく分散して配置するため、順次デプロイを進めれば中断なしでも可能です） デプロイした時に該当デプロイに問題が発生した場合はデプロイを中断してデプロイ前の状態に戻し、サービスに問題が発生して終了した場合は自動で再起動も行います。 このようにサービスがデプロイ中にも中断されず、停止しないようにする必要がある場合に使用すると良いツールです。

docker swarmで使用する用語説明

docker swarm実習

docker swarmは基本的に複数のサーバーを管理するツールです。 しかし私たちが実習する時はほとんどの場合ノートパソコン1台だけで実習します。 そのため実際の環境とは少し異なる仮想実習環境を作ります。 様々な方法がありますが、dind（docker in docker）機能を活用してDockerコンテナをそれぞれノードとして使用して実習します。 （他の方法としてはvagrantを利用して仮想マシンを作成したり、クラウドサービスを利用して実際のクラスタを実装することもできます） docker composeを利用して1つのmanager node（dind）と3つのworker node（dind）を作成します。 参考にした既存のブログ記事ではregistryコンテナが別途存在しましたが、実習の結果特に必要性を感じなかったので削除しました。 （docker registyはdocker hubを代替するローカルサーバー程度に理解すれば良いでしょう）

仮想クラスタ作成

docker-swarmディレクトリを作成し、その中に以下のコードを参照してファイルを作成しましょう。 docker-compose.yaml

version: "3"
services:
  manager:
    container_name: manager
    image: docker:dind
    privileged: true
    tty: true
    ports:
      - 8000:80
      - 9000:9000
    depends_on:
      - registry
    expose:
      - 3375
    volumes:
      - "./stack:/stack"
  worker01:
    container_name: worker01
    image: docker:dind
    privileged: true
    tty: true
    depends_on:
      - manager
      - registry
    expose:
      - 7946
      - 7946/udp
      - 4789/udp
  worker02:
    container_name: worker02
    image: docker:dind
    privileged: true
    tty: true
    depends_on:
      - manager
      - registry
    expose:
      - 7946
      - 7946/udp
      - 4789/udp
  worker03:
    container_name: worker03
    image: docker:dind
    privileged: true
    tty: true
    depends_on:
      - manager
      - registry
    expose:
      - 7946
      - 7946/udp
      - 4789/udp

version: "3"
services:
  registry:
    container_name: registry
    image: registry:latest
    ports:
      - 5000:5000
    volumes:
      - "./registry-data:/var/lib/registry"
  manager:
    container_name: manager
    image: docker:dind
    privileged: true
    tty: true
    ports:
      - 8000:80
      - 9000:9000
    depends_on:
      - registry
    expose:
      - 3375
    command: "--insecure-registry registry:5000"
    volumes:
      - "./stack:/stack"
  worker01:
    container_name: worker01
    image: docker:dind
    privileged: true
    tty: true
    depends_on:
      - manager
      - registry
    expose:
      - 7946
      - 7946/udp
      - 4789/udp
    command: "--insecure-registry registry:5000"
  worker02:
    container_name: worker02
    image: docker:dind
    privileged: true
    tty: true
    depends_on:
      - manager
      - registry
    expose:
      - 7946
      - 7946/udp
      - 4789/udp
    command: "--insecure-registry registry:5000"
  worker03:
    container_name: worker03
    image: docker:dind
    privileged: true
    tty: true
    depends_on:
      - manager
      - registry
    expose:
      - 7946
      - 7946/udp
      - 4789/udp
    command: "--insecure-registry registry:5000"

次に以下のコマンドを入力しましょう

$ docker compose up -d
$ docker ps

これでクラスタの役割をするコンテナが4つまたは5つ作成されたことを確認できるでしょう。

manager登録

本来はdocker swarm initコマンドを利用して登録すれば良いのですが、現在コンテナ内に仮想クラスタを実行しているため、コマンドの前に次のコマンドを追加で入力する必要があります。

$ docker exec -it (実行するターゲット, manager or worker) \
(実行するコマンド)

したがってmanagerでdocker swarm initコマンドを実行するには次のコマンドを実行すれば良いです。

$ docker exec -it manager \
docker swarm init

コマンドを入力すると以下に

$ docker swarm join --token (トークン値) (マネージャーIP):(port)

形式で出力されますので、次のコマンドをコピーしてください。

worker登録

上でコピーしたコマンドをworkerで実行すれば、私たちが作成したswarmクラスタに登録できます。 次のような方法でworker01 ~ worker 03まで登録を進めましょう。

$ docker exec -it worker01 \
docker swarm join --token (トークン値) (マネージャーIP):(port)

$ docker exec -it worker02 \
docker swarm join --token (トークン値) (マネージャーIP):(port)

$ docker exec -it worker03 \
docker swarm join --token (トークン値) (マネージャーIP):(port)

次のコマンドでノードが正しく登録されたか確認してみましょう

$ docker exec -it manager \
docker node ls

もしworker nodeを含めて4つのnodeが表示されればクラスタの作成に成功したことになります。

$ docker tag (元のイメージ) localhost:5000/(元のイメージ)

$ docker push localhost:5000/(元のイメージ)

$ docker exec -it worker01 \
docker pull registry:5000/(元のイメージ)

$ docker exec -it worker01 \
docker images

サービス作成

swarmで単一コンテナをデプロイするにはserviceという単位を使用しますが、次のコマンドで実行できます。

docker service create --name [サービス名] -p [外部ポート]:[内部ポート] [Dockerイメージ]:[タグ]

これをテストするためにhashicorp/http-echoイメージを使用してみましょう

docker exec -it manager \
docker service create --name test_swarm -p 5678:5678 hashicorp/http-echo:latest

次のコマンドでサービスが作成されたことを確認できます。

docker exec -it manager \
docker service ls

作成されたことが確認できたら、次のコマンドでスケールを調整してみましょう

docker exec -it manager \
docker service scale test_swarm=6

しばらく待つとswarmが自動的にコンテナを作成して各ノードに分散配置します。 そしてservice lsコマンドで再度確認すると、REPLICASが1個から9個に増えたことを確認できます。

作成したサービスを削除するには次のコマンドを入力しましょう

docker exec -it manager \
docker service rm test_swarm

参考資料

スウォーム(swarm)を利用したDockerコンテナデプロイ_1 Docker Swarmを利用した簡単で素早い分散サーバー管理 docker docs