PAGE76Docker容器技術(shù)應(yīng)用課程教案授課題目：項(xiàng)目八部署和管理DockerSwarm集群授課學(xué)時(shí)8課時(shí)課程類型理實(shí)一體課教學(xué)目的：（1）了解DockerSwarm的概念（2）理解DockerSwarm的工作原理（3）掌握配置DockerSwarm集群各節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)環(huán)境的方法（3）掌握部署DockerSwarm集群的方法（4）掌握管理DockerSwarm集群的方法教學(xué)重點(diǎn)：1、DockerSwarm概述：介紹DockerSwarm的基本概念，闡明它作為容器編排工具的作用以及與DockerCompose的區(qū)別。2、DockerSwarm集群架構(gòu)：講解DockerSwarm的工作原理，探討管理節(jié)點(diǎn)和工作節(jié)點(diǎn)的功能與協(xié)作關(guān)系。3、DockerSwarm集群的部署：講解如何初始化DockerSwarm集群，添加工作節(jié)點(diǎn)，部署和管理服務(wù)。4、DockerSwarm集群的管理與維護(hù)：講解如何查看集群節(jié)點(diǎn)狀態(tài)，管理集群服務(wù)，進(jìn)行擴(kuò)容、縮容和服務(wù)更新。教學(xué)方法和手段：任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、啟發(fā)法、討論法、直觀演示法

Docker容器技術(shù)應(yīng)用課程教案教學(xué)內(nèi)容及過程教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)設(shè)計(jì)：8.1知識(shí)準(zhǔn)備8.1.1DockerSwarm概述1.集群 集群是由多臺(tái)相互獨(dú)立的主機(jī)或服務(wù)器利用通信網(wǎng)絡(luò)組成的系統(tǒng)，每臺(tái)主機(jī)或服務(wù)器（稱為集群的節(jié)點(diǎn)）協(xié)同工作，作為一個(gè)整體進(jìn)行管理并為用戶提供服務(wù)。作為大規(guī)模數(shù)據(jù)處理和云計(jì)算等領(lǐng)域的基礎(chǔ)設(shè)施，集群主要有以下特點(diǎn)：高性能：集群能夠跨主機(jī)或服務(wù)器提供服務(wù)，其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單個(gè)主機(jī)或服務(wù)器。高可用性：當(dāng)集群中的某個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，其他節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)接管其工作，確保服務(wù)不會(huì)中斷?？缮炜s性：當(dāng)需要更多或更少的計(jì)算能力時(shí)，可以方便地在集群中添加或減少節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)性能的彈性伸縮。負(fù)載均衡：任務(wù)會(huì)被均勻地分配到集群中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)上，確保每個(gè)節(jié)點(diǎn)的工作負(fù)載都保持在合理的范圍內(nèi)。數(shù)據(jù)冗余：集群中的數(shù)據(jù)會(huì)在多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行備份，確保數(shù)據(jù)的安全性和完整性。統(tǒng)一管理：集群通過統(tǒng)一的管理接口或工具對系統(tǒng)進(jìn)行管理和監(jiān)控。2.DockerSwarm的相關(guān)概念下面介紹一些DockerSwarm的相關(guān)概念。節(jié)點(diǎn)（Node）：DockerSwarm集群中的docker主機(jī)。管理節(jié)點(diǎn)（Manager）：負(fù)責(zé)管理集群，包括維護(hù)集群狀態(tài)、調(diào)度任務(wù)和分配資源等。默認(rèn)情況下，管理節(jié)點(diǎn)也作為工作節(jié)點(diǎn)運(yùn)行，但可以將其配置為僅運(yùn)行集群管理任務(wù)。工作節(jié)點(diǎn)(Worker)：接收并執(zhí)行Manager分配的任務(wù)。Worker向Manager通知其執(zhí)行任務(wù)的當(dāng)前狀態(tài)，以便Manager能夠維持整個(gè)集群的期望狀態(tài)。服務(wù)（Service）：在Swarm集群中，服務(wù)是指一組運(yùn)行相同應(yīng)用的容器。服務(wù)是用戶與集群交互的主要根源，創(chuàng)建服務(wù)時(shí)需指定使用的鏡像。任務(wù)（Task）：容器中執(zhí)行的命令。任務(wù)是工作節(jié)點(diǎn)上調(diào)度和運(yùn)行的最小單位，Manager根據(jù)指定數(shù)量的任務(wù)副本分配任務(wù)給Worker。3.DockerSwarm的基本架構(gòu)DockerSwarm是Docker公司在2014年12月發(fā)布的容器編排工具,其功能與DockerCompose相似。DockerCompose在單個(gè)主機(jī)或服務(wù)器上管理多個(gè)容器，而DockerSwarm將多臺(tái)主機(jī)或服務(wù)器構(gòu)成一個(gè)Docker集群，通過API管理多個(gè)主機(jī)或服務(wù)器上的Docker容器，并結(jié)合Overlay網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)容器的調(diào)度與相互訪問，更適合部署微服務(wù)。DockerSwarm的基本架構(gòu)如圖8-1所示：圖8-1DockerSwarm基本架構(gòu)DockerSwarm具有以下功能：（1）容器編排：根據(jù)用戶定義的規(guī)則和策略,DockerSwarm在多個(gè)主機(jī)或服務(wù)器上自動(dòng)部署和管理容器，實(shí)現(xiàn)容器的自動(dòng)化編排。（2）服務(wù)發(fā)現(xiàn)：DockerSwarm提供了內(nèi)置的服務(wù)發(fā)現(xiàn)機(jī)制，允許容器之間相互通信和發(fā)現(xiàn),無需手動(dòng)配置IP地址或端口映射。（3）負(fù)載均衡:DockerSwam支持負(fù)載均衡功能,可以將流量均勻地分配到多個(gè)容器之間，提高系統(tǒng)的性能。（4）彈性伸縮：DockerSwamm能夠根據(jù)實(shí)際需求動(dòng)態(tài)地?cái)U(kuò)展或縮減容器的數(shù)量，應(yīng)對流量的變化和負(fù)載的增減。（5）滾動(dòng)更新：設(shè)置更新策略，通過Docker服務(wù)的更新功能來實(shí)現(xiàn)并行更新或順序更新。在更新過程中，DockerSwarm會(huì)逐步替換舊的容器，直到所有容器都更新完成。（6）聲明式服務(wù)模型?：使用聲明的方式定義各種所期望的服務(wù)狀態(tài)，首先聲明要運(yùn)行的任務(wù)數(shù)，DockerSwarm集群通過添加或刪除任務(wù)來自動(dòng)調(diào)整以維持所需的狀態(tài)。8.1.2DockerSwarm的工作原理在DockerSwarm集群中，一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)被指定為管理節(jié)點(diǎn)（Manager），提高集群的高可用性,負(fù)責(zé)管理和控制集群，如維護(hù)集群的狀態(tài)信息、調(diào)度容器、處理用戶請求等；其它節(jié)點(diǎn)作為工作節(jié)點(diǎn)（Worker），負(fù)責(zé)運(yùn)行服務(wù)，如接收Manager的任務(wù)分配，執(zhí)行相應(yīng)的容器操作等。DockerSwarm使用Raft算法管理整個(gè)集群狀態(tài)，維護(hù)集群的狀態(tài)一致性，包括服務(wù)、任務(wù)和網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)。Raft算法是一種用于維護(hù)分布式系統(tǒng)狀態(tài)一致性的復(fù)制控制協(xié)議，當(dāng)集群中的管理節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，其余的管理節(jié)點(diǎn)會(huì)通過Raft協(xié)議來選舉新的領(lǐng)導(dǎo)者來維護(hù)集群的持續(xù)運(yùn)行。DockerSwarm的工作過程如下：（1）初始化集群：通過運(yùn)行dockerswarminit命令指定一臺(tái)主機(jī)為集群的管理節(jié)點(diǎn)Manager。（2）加入Swarm節(jié)點(diǎn)：通過運(yùn)行dockerswarmjoin命令將其他主機(jī)作為工作節(jié)點(diǎn)加入集群中。（3）部署服務(wù)：在管理節(jié)點(diǎn)Manager上，使用dockerservice命令部署服務(wù)，可以根據(jù)需求指定一個(gè)或多個(gè)副本。（4）調(diào)度任務(wù)：管理節(jié)點(diǎn)Manager上的調(diào)度器（scheduler）負(fù)責(zé)分配任務(wù)給工作節(jié)點(diǎn)。（5）任務(wù)執(zhí)行：在工作節(jié)點(diǎn)上，接收并執(zhí)行管理節(jié)點(diǎn)Manager分配的任務(wù)。（6）更新服務(wù)：通過dockerserviceupdate命令可以更新服務(wù)的配置，如鏡像或其他屬性，確保服務(wù)能夠適應(yīng)不斷變化的需求和環(huán)境。（7）擴(kuò)縮縮容：通過dockerservicescale命令可以調(diào)整服務(wù)副本的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容和縮容。8.2任務(wù)實(shí)施任務(wù)8.2.1配置DockerSwarm集群各節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)環(huán)境（1）任務(wù)目標(biāo)掌握配置DockerSwarm集群各節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)環(huán)境的方法（2）任務(wù)內(nèi)容克隆三臺(tái)主機(jī)，并設(shè)置其IP地址各主機(jī)連接遠(yuǎn)程管理工具M(jìn)obaXterm設(shè)置各主機(jī)的主機(jī)名稱配置各主機(jī)的主機(jī)名解析設(shè)置防火墻Firewalld（3）完成任務(wù)所需的設(shè)備和軟件一臺(tái)安裝Windows10操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)VMwareWorkstation，Docker遠(yuǎn)程管理工具M(jìn)obaXterm（4）任務(wù)實(shí)施步驟：詳見實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書任務(wù)8.2.2部署DockerSwarm集群（1）任務(wù)目標(biāo)掌握部署DockerSwarm集群的方法（2）任務(wù)內(nèi)容創(chuàng)建Dockerswarm集群添加工作節(jié)點(diǎn)到Dockerswarm集群查看Dockerswarm集群中各節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)（3）完成任務(wù)所需的設(shè)備和軟件一臺(tái)安裝Windows10操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)VMwareWorkstation，Docker遠(yuǎn)程管理工具M(jìn)obaXterm（4）任務(wù)實(shí)施步驟：詳見實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書任務(wù)8.2.3管理DockerSwarm集群（1）任務(wù)目標(biāo)掌握管理DockerSwarm