一、    背景

Docker 是一款开源容器虚拟化实现技术，由DotCloud公司于2014年8月开源，具有简化应用部署和运维的复杂度的优势（比如开发环境是Ubuntu，上线环境是Redhat，可能会因环境异构导致应用环境配置修改，致使部署耗时），已成为时下关注最高的云计算技术。

Docker核心是采用模型驱动方法，固化应用及其运行环境（容器模版），使得应用运维人员只需对容器模版进行启动/停止操作，即可完成应用部署和维护。Docker更像是进程环境的模拟，它采用cgroup技术实现容器进程之间的资源隔离，基于Namespace和端口重映射机制解决容器内应用的配置冲突问题（比如多个应用配置的端口为8080，上述机制会自动映射为主机的空闲端口，防止冲突），利用AUFS分层和增量存储的特性实现容器模版的去冗余。

Swarm是Docker集群解决方案，用以解决Docker服务器统一管理问题，具有：

l  兼容Docker API；

l  维护Docker集群内全局容器视图；

l  自动负载均衡等能力。

鉴于Docker分析的文档已经比较齐全，本文主要介绍Swarm的主体框架。

二、    整体架构

Swarm是基于Master/Slave结构的Docker集群方案。其中， Master节点（Swarm）可运行在任何装有Docker Client组件和Swarm的主机上；Slave节点可运行在任何安装Docker组件的主机上。

用户请求调用Docker原生API，发送给Swarm节点，Swarm采用代理模式，从已有Slave节点选取一个，然后通过Restful的方式将请求发给Slave节点。

因此， Swarm在整体框架中直起到了转发调度的作用，如图1所示。

图1 Swarm框架

其中，Swarm的主要模块包括：

1.       node discovery模块

该模块为Docker节点发现模块，采用手工配置方法，即预先在静态文件中填写Docker主机的ip及port。每一个Slave节点都被Swarm以一个engine的结构体保存，其中比较重要的几个参数是client(Slave的restful调用对象)、ip、memory、containers、images、healthy等，以标识Slave节点的信息，Docker info命令查询结果即为该结构体的信息，如图2所示。

图2

2.       cluster模块

该模块为集群信息模块，也是Swarm核心模块，该模块以一个cluster结构体表示。结构体中包含engine数组，用来标识集群情况。为了提高效率，Swarm只在每次建立连接时会存储集群中的容器及镜像等信息，当进行查询操作时，会从本地缓存中查询，位于目录.swarm/state/17b24c4286b19f5de9bf11a5ce15de5845db47319c0823f6c35263406e41403d.json中（即可能存在swarm查询容器信息与slave节点不一致的问题），如图3所示。当前，swarm cluster模块中实现了超过80%的Docker原生API的封装。

3.       filter和strategy模块

这两个模块是一些调度策略及“强要求”规则。所谓“强要求”规则，例如某个容器必须建立在某个节点上，某个容器必须跟某个容器建立在同一个节点上等调度规则。比如Docker允许容器之间存在link关系，则要求两个容器部署在同一台物理机上。