Docker 容器编排全指南：从 Compose 到 Swarm，一文吃透实践与原理

最新推荐文章于 2025-10-14 11:58:41 发布

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容器编排是什么？

容器编排是让多容器应用像一个整体一样被部署、扩缩、更新和监控的技术集合，包括生命周期管理、资源调度、网络互联、配置与密钥分发等功能。主流方案有：

Docker Compose：更轻量，面向单机或开发测试环境
Docker Swarm：Docker 原生集群，学习曲线低
Kubernetes：功能最全、生态最广，但复杂度最高

单节点编排：Docker Compose

1 | 安装与版本

# 二进制安装（v2 插件模式）
wget -O docker-compose https://github.com/docker/compose/releases/download/v2.20.3/docker-compose-linux-x86_64
sudo mv docker-compose /usr/local/bin/ && sudo chmod +x /usr/local/bin/docker-compose
docker compose version

> ⚠️ v2 已集成为 docker compose 子命令，旧版 docker-compose 可并存，但官方建议迁移。

2 | Compose 文件语法全解析

关键块	作用	高级要点
`services`	定义容器	`depends_on`, `healthcheck`, `deploy.*`
`volumes`	数据持久化	`driver_opts`, `labels`
`networks`	虚拟网络	`ipv4_address`, `attachable`
`configs` / `secrets`	分发只读配置 & 机密	Swarm 专用，Compose 本地通过挂载模拟
`profiles`	场景化启停	用于本地调试与 CI 区分

版本选择：version: "3.9" 兼顾向前兼容与 Swarm 支持；若仅本地开发可用 "2.4" 保留 container_name 等特性。

3 | 常用命令与全局 flags

常用命令（节选）：up, down, build, logs, exec, ps, cp
全局 flags：
- --ansi 控制彩色输出
- --env-file 加载额外环境文件
- -f/--file 指定配置文件
- --profile 按需启用配置分组
- --parallel 并发度（镜像多阶段构建加速）

> 技巧：在 CI 中用 docker compose config 先做语法校验；用 docker compose convert 观察生成的低阶 JSON，利于故障排查。

4 | 实战：三服务微服务栈

version: "3.9"
services:
  web:
    image: nginx:1.25-alpine
    ports: [ "80:80" ]
    volumes: [ "./html:/usr/share/nginx/html:ro" ]
    depends_on: [ api ]
    deploy:
      resources:
        limits: { cpus: "0.5", memory: 256M }

  api:
    build: ./api
    environment:
      - DB_URL=mysql://root:${MYSQL_ROOT_PASSWORD}@db/demo
    healthcheck:
      test: ["CMD", "curl", "-f", "http://localhost:8080/health"]
      interval: 30s
    deploy:
      replicas: 2
      update_config: { order: start-first }

  db:
    image: mysql:8.4
    volumes: [ "db-data:/var/lib/mysql" ]
    environment:
      - MYSQL_ROOT_PASSWORD=${MYSQL_ROOT_PASSWORD}
    command: --default-authentication-plugin=mysql_native_password

volumes:
  db-data:

亮点解读：

使用 .env 管理 MYSQL_ROOT_PASSWORD
deploy.replicas 让本地也能模拟多实例
update_config 配合蓝绿 / 灰度发布
数据目录持久化到命名卷 db-data

5 | 生产硬核技巧

场景	建议
日志整合	`logging.driver: "json-file"` 改为 `local`，或挂到 Fluent Bit。
BuildKit	`DOCKER_BUILDKIT=1` + `build.cache-from` 做增量缓存，加速 CI。
故障调试	`docker compose run --rm service sh` 进入干净容器；`exec` 用于已运行实例。
资源隔离	`deploy.resources.limits/reservations`，防止单服务“吃爆”主机。
安全	最小权限镜像（distroless / alpine），并及时 `docker scan`。

多节点编排：Docker Swarm

1 | 核心架构

角色	说明
Manager	维护 Raft 状态、调度任务，推荐奇数节点构成高可用。
Worker	只负责运行任务，默认无调度权。
Task	具体的容器实例，隶属于 `Service`。
Service	声明式期望状态：镜像、环境、副本数、约束等。
Overlay Network	跨主机虚拟网，服务自动获得 VIP+DNS。

2 | Swarm 操作命令大全

维度	关键命令（节选）
集群	`docker swarm init`, `join`, `join-token`, `leave`, `unlock`, `update`
节点	`docker node ls/inspect/update`, `promote/demote`, `ps`, `rm`
服务	`docker service create/update/scale/rollback/logs`
栈	`docker stack deploy/ps/rm`，支持直接使用 Compose 文件

> TIPS：在 Swarm 里执行 docker stack deploy -c docker-compose.yml mystack，Compose 文件会自动转为 Swarm service，不需要任何改动。

3 | 高可用与滚动更新

Raft 日志复制：最多允许 floor(N/2) 节点故障仍可写入。
服务更新策略

docker service update \
  --image api:2.0 \
  --update-parallelism 2 \
  --update-delay 10s \
  mystack_api

回滚：docker service rollback mystack_api
节点维护：docker node update --availability drain worker-1 把任务迁走后再升级内核。

4 | 实战：从 Compose 迁移到 Swarm

# 1. 初始化集群
docker swarm init --advertise-addr 192.168.31.10

# 2. 把之前的 compose 文件直接部署
docker stack deploy -c docker-compose.yml mystack

# 3. 查看全局状态
docker stack ps mystack
docker service ls
docker node ls

> 对比 K8s，需要写 Deployment/Service/YAML；Swarm 几乎零学习成本即可上线。

Compose vs Swarm vs K8s

维度	Compose	Swarm	Kubernetes
复杂度	★	★★	★★★★
学习资料	多	少	海量
横向扩缩	本机 `scale`	`replicas`，自动负载	Deployment 自动
高可用	依赖主机本身	Raft 多管理节点	etcd + 控制面
生态插件	限	中	丰富（Ingress、Operators）
典型场景	本地、CI、单机服务	中小规模生产	大规模云原生

CI/CD、监控与故障排查

CI/CD
- GitLab Runner 内置 Docker 执行器，services: 字段可直接拉起数据库做集成测试。
- 部署阶段：
```
script:
  - docker compose pull
  - docker compose up -d --remove-orphans
```
- 对 Swarm ：docker stack deploy -c docker-compose.yml --prune mystack 确保灰度升级。
监控与日志
- cadvisor + Prometheus + Grafana 抓主机及容器指标
- 集群层面：docker node ls、docker service ps → 与 Alertmanager 联动
- 日志：推荐 Loki / Elasticsearch 收集 json-file 流，或直接输出到 stdout。
常见排错套路

问题	步骤
拉取镜像超慢	`--registry-mirror` 配置国内加速；用私有 Harbor + proxy cache。
容器重启循环	`docker compose logs -f service` + `healthcheck` 日志；看 `Restarting (1)` 原因。
Swarm 服务 Pending	`docker service ps` 查看 `REJECTED` 原因；多为端口/资源/调度约束冲突。
卷数据丢失	检查 `bind` vs `volume`，确认 `ro/rw` 权限以及 SELinux/AppArmor。