Serveis a Docker Swarm

Fins ara hem fet feina amb contenidors individuals (docker run) i amb grups de contenidors definits en un fitxer (docker compose). A Docker Swarm, el concepte central és el servei.

Un servei és una abstracció de més alt nivell que un contenidor. Quan cream un servei, definim l’estat desitjat: quina imatge utilitzar, quantes rèpliques volem, quins ports exposar, etc. Docker Swarm s’encarrega de mantenir aquest estat, creant o eliminant contenidors automàticament segons calgui.

Contenidor vs servei

#

La diferència fonamental és qui gestiona el cicle de vida:

Amb contenidors tradicionals, usam docker run per crear un contenidor:

docker run -d -p 8080:80 --name web1 apache

I, si falla, cal reiniciar-lo manualment:

docker start web

A més, si volem passar a tenir tres rèpliques, cal crear-les una a una:

docker run -d -p 8081:80 --name web2 apache
docker run -d -p 8082:80 --name web3 apache

Amb serveis a Docker Swarm podem crear directament un servei amb tres rèpliques:

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

Si una rèplica falla, Swarm en crea una de nova automàticament. A més, per escalar necessitam una única comanda.

docker service scale web=5

Crear serveis

#

La comanda bàsica per crear un servei és docker service create. Com a mínim, cal especificar un nom i una imatge:

docker service create --name web nginx

Això crea un servei amb una sola rèplica. Per defecte, el servei no publica cap port, així que només és accessible des de dins del clúster.

La següent taula presenta les opcions més comunes de la comanda docker service create:

Un exemple complet d’ús de la comanda seria el següent:

docker service create \
  --name api \
  --replicas 2 \
  --publish 8080:8080 \
  --env ENV=production \
  --env DB_HOST=postgres \
  --network backend \
  --mount type=volume,source=api-data,target=/data \
  myapp/api:1.0

Aquesta comanda crea un servei amb el nom api i amb dues rèpliques. El port 8080 del contenidor es publica al port 8080 de tots els nodes. A més, defineix dues variables d’entorn, ENV i DB_HOST, i connecta el servei a la xarxa backend, que ha d’existir prèviament. També munta el volum api-data al directori /data dins el contenidor. I ho fa usant la imatge myapp/api amb el tag 1.0.

Inspeccionar serveis

#

Un cop creat un servei, podem veure’l i obtenir-ne informació detallada. Començaríem amb un llistat dels serveis disponibles:

docker service ls

Un exemple de sortida seria el següent:

ID             NAME   MODE         REPLICAS   IMAGE        PORTS
abc123def456   web    replicated   3/3        nginx:1.25   *:80->80/tcp

El camp REPLICAS mostra 3/3, indicant que les 3 rèpliques desitjades estan en execució.

Cada rèplica d’un servei és una tasca. Per veure on s’executa cada tasca:

docker service ps web

ID             NAME    IMAGE        NODE    DESIRED STATE   CURRENT STATE
abc123         web.1   nginx:1.25   node1   Running         Running 2 minutes ago
def456         web.2   nginx:1.25   node2   Running         Running 2 minutes ago
ghi789         web.3   nginx:1.25   node3   Running         Running 2 minutes ago

Cada tasca té un nom format pel nom del servei i un número seqüencial (web.1, web.2, web.3).

Per obtenir informació detallada en format JSON usam la següent comanda:

docker service inspect web

Si volem un resum en un format llegible afegirem el paràmetre --pretty:

docker service inspect --pretty web

Modes de desplegament

#

Docker Swarm suporta dos modes de desplegament per als serveis:

Mode replicated

És el mode per defecte. Tu especifiques quantes rèpliques vols i Swarm les distribueix entre els nodes disponibles:

docker service create --name web --replicas 3 nginx

Si tens 3 nodes i 3 rèpliques, normalment s’executarà una rèplica a cada node. Però si tens 2 nodes i 3 rèpliques, un node tendrà 2 rèpliques.

Mode global

Útil per a serveis que han d’executar-se a tots els nodes, com agents de monitorització o col·lectors de logs:

docker service create --name node-exporter --mode global prom/node-exporter

Amb el mode global:

• Cada node existent executa una tasca.
• Quan s’afegeix un node nou, automàticament s’hi desplega una tasca.
• No es pot especificar --replicas (no té sentit).

%%{init: {'theme': 'base'}}%%
flowchart TB
    subgraph replicated["MODE REPLICATED"]
        direction LR
        subgraph RN1["node1"]
            RT1["web.1"]
        end
        subgraph RN2["node2"]
            RT2["web.2"]
        end
        subgraph RN3["node3"]
            RT3["web.3"]
        end
        RN1 ~~~ RN2 ~~~ RN3
    end
    
    subgraph global["MODE GLOBAL"]
        direction LR
        subgraph GN1["node1"]
            GT1["agent"]
        end
        subgraph GN2["node2"]
            GT2["agent"]
        end
        subgraph GN3["node3"]
            GT3["agent"]
        end
        GN1 ~~~ GN2 ~~~ GN3
    end
    
    replicated ~~~ global

Escalar serveis

#

Escalar un servei significa canviar el nombre de rèpliques. Això és trivial a Docker Swarm. Amb la mateixa comanda podem augmentar o reduir el nombre de rèpliques:

# Escalar a 5 rèpliques
docker service scale web=5

# Reduir el nombre de rèpliques
docker service scale web=2

Alternativament, pots usar docker service update:

docker service update --replicas 5 web

Fins i tot podem escalar múltiples serveis alhora:

docker service scale web=5 api=3

Quan escalam cap amunt, Swarm crea noves tasques i les distribueix entre els nodes disponibles seguint una estratègia de repartiment equilibrat (spread): prioritza els nodes amb manco tasques del mateix servei per aconseguir una distribució uniforme. També té en compte els recursos disponibles (CPU, RAM) i les restriccions definides (constraints).

Quan escalam cap avall, Swarm atura i elimina les tasques sobrants. La selecció de quines tasques eliminar segueix l’ordre invers de creació: les tasques més recents s’eliminen primer. A més, Swarm prioritza mantenir la distribució equilibrada entre nodes, eliminant tasques de nodes que en tenguin més d’una abans d’eliminar l’única tasca d’un node.

Podem verificar l’escalat amb la mateixa comanda que hem usat abans per a llistar els serveis:

docker service ls

La sortida hauria de reflexar el nou estat del servei:

ID             NAME   MODE         REPLICAS   IMAGE        PORTS
abc123def456   web    replicated   5/5        nginx:1.25   *:80->80/tcp

Eliminar serveis

#

Per eliminar un servei i totes les seves tasques usam la següent comanda:

docker service rm web

Això atura i elimina tots els contenidors associats al servei. L’acció és immediata i no demana confirmació.

Podem eliminar múltiples serveis de cop:

docker service rm web api database

Logs de serveis

#

Docker Swarm permet veure els logs agregats de totes les tasques d’un servei:

docker service logs web

Si volem incloure el timestamp a la sortida, usarem el paràmetre -t:

docker service logs -t web

Seguint la línia habitual, podem restringir el número de línies a mostrar

docker service logs --tail 100 web

I també podem seguir els logs en temps real:

docker service logs -f web

Si volem veure els logs d’una tasca específica:

docker service logs web.1

Resum

#

Exercici pràctic

#

L’objectiu d’aquest exercici és familiaritzar-se amb la creació, gestió i escalat de serveis a Docker Swarm.

Requisits:

• Un clúster Docker Swarm amb almanco 3 nodes (pots reutilitzar el de l’exercici anterior).
• Connectivitat de xarxa entre els nodes.

Tasques:

1. Crear un servei bàsic:

   • Crea un servei anomenat webserver amb la imatge nginx.
   • Verifica que el servei està en execució amb docker service ls.
   • Identifica a quin node s’està executant amb docker service ps webserver.

2. Publicar ports:

   • Elimina el servei anterior.
   • Crea’l de nou publicant el port 80.
   • Des de qualsevol node (o des de fora del clúster), accedeix amb curl http://<ip-node>:80.
   • Comprova que funciona des de la IP de qualsevol node, no només el que executa el contenidor.

3. Escalar el servei:

   • Escala el servei a 3 rèpliques.
   • Verifica que hi ha una tasca a cada node.
   • Escala el servei a 5 rèpliques i observa com es distribueixen.
   • Fes que el clúster tengui una mica de tràfic:

     URL="http://<ip-node>:80/"
     for i in $(seq 1 10)
     do
       curl -s -o /dev/null -w "%{http_code}\n" $URL
     done

   • Redueix a 2 rèpliques i verifica quines tasques s’eliminen.

4. Crear un servei global:

   • Crea un servei anomenat agent amb mode global i la imatge alpine executant sleep infinity.
   • Verifica que hi ha una tasca a cada node.
   • Què passaria si afegissis un quart node al clúster?

5. Logs i inspecció:

   • Consulta els logs del servei webserver.
   • Inspecciona el servei amb docker service inspect --pretty webserver.
   • Identifica la imatge, el nombre de rèpliques i el port publicat.

6. Neteja:

   • Elimina tots els serveis creats.
   • Verifica que no queda cap servei amb docker service ls.