Persistență în Docker Swarm
În contextul Docker Swarm, nu mai există o singură gazdă, ci multiple noduri conectate în rețea. Acest lucru face ca folosirea volumelor locale să nu fie recomandată, deoarce orchestrarea unui task pe un nod care nu are volumul cerut de container va rezulta în respingerea acelui task.
Există două posibilități principale de rezolvare a acestei probleme. Prima variantă presupune constrângerea unor servicii astfel încât să ruleze doar pe noduri manager, astfel:
services:
example:
deploy:
placement:
constraints: [node.role == manager]
Această practică este utilă doar atunci când există un singur nod manager și astfel suntem siguri că task-urile ale căror containere au nevoie de volumele definite în configurație vor rula doar pe managerul unde exista volumele.
În cazul în care există mai multe noduri manager și dorim, de exemplu, să rulăm o bază de date într-un serviciu, dacă aceasta va fi orchestrată să ruleze pe alt nod față de cel pe care a fost prima oară orchestrată, nu va mai avea acces la volumul unde a stocat date inițial. În acest caz, va crea un volum nou pe noul nod, ajungându-se astfel la inconsistență.
Cea de-a doua variantă pentru a rezolva problema descrisă mai sus este configurarea volumelor astfel încât să folosească un sistem de stocare extern (cum ar fi NFS, GlusterFS, Samba, Amazon S3, etc.).
Din păcate, infrastructura de Play with Docker nu permite realizarea unui demo practic care să ilustreze folosirea volumelor cu stocare externă, având limitări la nivel de comunicație inter-mașini. Totuși, dacă aveți acces la un cluster de mașini Docker, vă recomandăm să încercați să vă configurați o stivă de servicii care folosește volume cu stocare externă.
NFS
Cea mai facilă metodă de a adăuga stocare externă în Docker este prin intermediul NFS (Network File System). Pentru aceasta, este în primul rând nevoie de existența unui server NFS, care poate fi rulat fie nativ (pe una din mașinile din cluster-ul Docker sau undeva în exterior), fie prin intermediul unui container Docker. Există multiple soluții de rulare a unui server NFS folosind Docker, însă noi vă recomandăm această soluție populară bazată pe Alpine Linux.
Soluția de mai sus reprezintă un container care rulează în mod privilegiat, având acces la resursele gazdei. Înainte să rulați containerul, trebuie să vă creați un director ce va fi partajat în rețea prin intermediul NFS.
Directorul partajat trebuie să nu fie de tipul OverlayFS.
Pentru a vedea sistemul de fișiere, se poate executa comanda df -Th (pe Linux).
Dupa ce s-a creat directorul ce va reține datele partajate în rețea, se execută comanda de mai jos pentru pornirea serverului de NFS și exportul directorului partajat:
$ docker run -d --name nfs --privileged -v /cale/director/partajat:/nfsshare \
-e SHARED_DIRECTORY=/nfsshare itsthenetwork/nfs-server-alpine:latest
În comanda de mai sus, directorul pe care dorim să-l partajăm se află la calea /cale/director/partajat, fiind mapat pe serverul NFS la calea /nfsshare. Odată ce serverul NFS a fost pornit, se pot crea volume peste NFS în mai multe moduri. O variantă este crearea de volume prin intermediul API-ului din linia de comandă. Astfel, dacă se dorește crearea unui volum numit mynfsvol, care apoi poate fi atașat la alte containere sau servicii, se poate executa următoarea comandă:
$ docker volume create --driver local --opt type=nfs --opt o=nfsvers=3,addr=192.168.99.1,rw \
--opt device=:/nfsshare mynfsvol
În comanda de mai sus, IP-ul serverului NFS este 192.168.99.1 și se folosește versiunea 3 de NFS. Se poate inspecta volumul nou-creat pentru a se observa caracteristicile sale:
$ docker volume inspect mynfsvol
[
{
"CreatedAt": "2021-03-31T17:26:11Z",
"Driver": "local",
"Labels": {},
"Mountpoint": "/mnt/sda1/var/lib/docker/volumes/mynfsvol/_data",
"Name": "mynfsvol",
"Options": {
"device": ":/nfsshare",
"o": "nfsvers=3,addr=192.168.99.1,rw",
"type": "nfs"
},
"Scope": "local"
}
]
Un astfel de volum extern poate fi dat ca parametru la pornirea unui container din linia de comandă, astfel:
$ docker run -v mynfsvol:/test -it alpine
În comanda de mai sus, se mapează volumul NFS la calea /test din interiorul containerului. Acest lucru se poate face simultan pe mai multe containere de pe mașini diferite, toate având aceeași mapare și deci acces la aceleași fișiere.
Putem folosi un volum creat în linia de comandă chiar într-un fișier de Docker Compose, fie la rularea locală, fie la rularea folosind Docker Swarm. Pentru acest lucru, este nevoie de câteva modificări în configurația volumelor din cadrul fișierelor YAML. Ca exemplu, presupunem că avem un serviciu de bază de date care are nevoie de volume pentru scriptul de configurație și pentru persistența datelor (pe modelul temelor de casă din laboratoarele precedente):
services:
db:
image: postgres:12
volumes:
- db-data-nfs:/var/lib/postgresql/data
- db-config-nfs:/docker-entrypoint-initdb.d
volumes:
db-data-nfs:
external: true
db-config-nfs:
external: true
În exemplul de mai sus, se presupune că volumele db-data-nfs și db-config-nfs au fost create în prealabil folosind comenzile prezentate anterior. Este totuși posibil să se creeze volumele direct în fișierul Docker Compose, așa cum s-a prezentat și în laboratoarele precedente. În acest caz, volumele nu vor mai fi declarate ca fiind externe, ci trebuie configurate pentru a funcționa peste NFS, astfel:
volumes:
db-data-nfs:
driver: local
driver_opts:
type: nfs
o: "nfsvers=3,addr=192.168.99.1,nolock,soft,rw"
device: :/database/data
db-config-nfs:
driver: local
driver_opts:
type: nfs
o: "nfsvers=3,addr=192.168.99.1,nolock,soft,rw"
device: :/database/config
În exemplul de mai sus, s-a folosit același IP pentru serverul NFS (192.168.99.1), iar directoarele /database/data și /database/config trebuie să existe în interiorul directorului partajat de gazda containerului de server NFS (/cale/director/partajat din exemplul de pornire a serverului NFS).
O altă modalitate de a adăuga persistență folosind NFS ar fi montarea directoarelor de NFS pe toate nodurile (sau pe toți managerii) din cluster, și apoi utilizarea de bind mounts pentru a mapa căile de NFS montate local în interiorul serviciilor Docker.
GlusterFS
GlusterFS este un sistem de fișiere de rețea open-source, utilizat pentru stocare în cloud sau streaming media. Pentru a putea folosi volume peste GlusterFS, este necesară instalarea și configurarea sa pe fiecare nod din cluster. În continuare, sunt prezentate comenzile necesare instalării pe un sistem bazat pe Ubuntu:
$ apt-get install software-properties-common -y
$ add-apt-repository ppa:gluster/glusterfs-3.12
$ apt-get update
$ apt install glusterfs-server -y
Odată instalat, GlusterFS se pornește cu următoarele comenzi:
$ systemctl start glusterd
$ systemctl enable glusterd
În continuare, nodul leader al clusterului (care va fi, cel mai probabil, nodul coordonator GlusterFS) va trebui să execute următoarea comandă pentru fiecare din celălalte noduri din cluster, pentru a conecta nodurile pentru sistemul de fișiere:
$ gluster peer probe <HOSTNAME_NOD>
$ docker image pull alpine
Conectarea nodurilor se poate verifica prin următoarea comandă dată pe manager:
$ gluster pool list
Următorul pas presupune crearea unui volum partajat pe întreg clusterul, printr-o comandă executată pe manager. În exemplul de mai jos, se presupune că avem un manager (cu hostname-ul docker-manager) și doi workeri (docker-worker1 și docker-worker2). Toate trei nodurile vor avea un volum partajat (numit mysharedvol) la calea /gluster/mysharedvol, deși nu este obligatoriu să fie aceeași cale la toate nodurile.
$ gluster volume create mysharedvol replica 3 docker-manager:/gluster/mysharedvol \
docker-worker1:/gluster/mysharedvol docker-worker2:/gluster/mysharedvol force
În continuare, managerul trebuie să pornească volumul, astfel:
$ gluster volume start mysharedvol
Ultimul pas se referă la montarea volumului, astfel încât să se poate accesa și după un restart sau în alte situații. Comenzile de mai jos trebuie executate pe toate nodurile din cluster:
$ echo 'localhost:/mysharedvol /mnt glusterfs defaults,_netdev,backupvolfile-server=localhost 0 0' >> /etc/fstab
$ mount.glusterfs localhost:/mysharedvol /mnt
$ chown -R root:docker /mnt
În acest moment, în directorul /mnt se va găsi mapat, pe fiecare nod din cluster, volumul partajat de GlusterFS. Similar cu NFS, acesta va putea fi folosit în fișiere Docker Compose ca un bind mount pentru a asigura persistență distribuită în aplicațiile noastre, astfel:
services:
db:
volumes:
- /mnt/db-config:/docker-entrypoint-initdb.d/
- /mnt/db-data:/var/lib/postgresql/data
SSHFS
O altă variantă de a realiza persistență corectă într-un Docker Swarm este prin crearea de volume folosind alt driver de volum decât cel implicit (care le creează local). Un astfel de exemplu este driver-ul de SSHFS, numit vieux/sshfs. SSHFS este un client de sistem de fișiere folosit pentru a monta și interacționa cu directoare și fișiere aflate pe un server, prin intermediul unei conexiuni SSH.
Pentru a putea folos driver-ul de SSHFS, acesta trebuie instalat pe toate gazdele Docker:
$ docker plugin install --grant-all-permissions vieux/sshfs
Odată ce driver-ul a fost instalat, putem crea un volum peste SSFHS astfel:
$ docker volume create --driver vieux/sshfs -o sshcmd=remoteuser@remotenode:/home/remoteuser \
-o password=remotepassword sshvolume
Astfel, se creează local un volum peste SSH, aflat pe serverul remotenode. La server, conectarea se face cu numele de utilizator remoteuser și parola remotepassword (dacă există chei partajate configurate între client și server, nu mai este necesară parola). Volumul astfel creat poate fi folosit ca orice alt volum, iar tot ce se scrie în el va fi persistat la server.
Volumul peste SSHFS se poate crea direct la rularea unui container, astfel:
$ docker run -d --volume-driver vieux/sshfs \
--mount src=sshvolume,target=/myvol,volume-opt=sshcmd=remoteuser@remotenode:/home/remoteuser,volume-opt=password=remotepassword \
alpine
Puteți testa SSHFS în acest sandbox de Play with Docker.