Docker Swarm چیست؟ معرفی کامل داکر سوارم

Docker Swarm ابزار ارکستراسیون بومی داکر است که برای مدیریت کانتینرها در چند سرور استفاده می‌شود. این ابزار چند Docker Engine را در قالب یک کلاستر داکر کنار هم قرار می‌دهد و اجرای سرویس‌ها را میان نودهای مختلف هماهنگ می‌کند. در پروژه‌هایی که تعداد کانتینرها زیاد است، مدیریت دستی اجرا، توقف، مقیاس‌پذیری و سلامت سرویس‌ها کار ساده‌ای نیست. داکر سوارم این فرآیندها را متمرکزتر کرده و به تیم‌ها یاری می‌رساند اپلیکیشن‌های کانتینری را در محیطی توزیع‌شده، ساده‌تر و پایدارتر اجرا کنند. در ادامه، مزایا، ویژگی‌ها، محدودیت‌ها و کاربردهای Docker Swarm را بررسی می‌کنیم.

Docker Swarm چیست؟

Docker Swarm ابزار ارکستراسیون بومی داکر است که مدیریت چند Docker Engine را در قالب یک کلاستر واحد انجام می‌دهد. به بیان ساده، داکر سوارم چند سرور را به یک سیستم هماهنگ تبدیل می‌کند تا سرویس‌ها و کانتینرها روی نودهای مختلف اجرا و مدیریت شوند.

داکر پلتفرمی برای ساخت، اجرا و مدیریت کانتینرها است و به توسعه‌دهندگان کمک می‌کند برنامه‌ها را همراه با وابستگی‌هایشان در محیطی جدا و حمل‌‌شدنی اجرا نمایند. Docker Swarm در اکوسیستم داکر نقش ابزار مدیریت کلاستر را دارد. این ابزار کانتینرها را میان نودهای مختلف توزیع، هنگام بروز خطا آن‌ها را دوباره اجرا می‌کند و مدیریت کانتینرها را در محیط‌های چندسروری ساده‌تر می‌سازد. برای این‌که درک بهتری از Docker Swarm داشته باشیم، بهتر است ابتدا با مفهوم داکر آشنا شویم و در همین راستا توصیه می‌شود مطلب Docker چیست را در بلاگ آروان‌کلاد مطالعه کنید.

تاریخچه‌ Docker Swarm

Docker Swarm در میانه‌ی دهه‌ی ۲۰۱۰ معرفی شد تا نیاز کاربران داکر به مدیریت چند میزبان و چند کانتینر را برطرف کند. هدف اصلی توسعه‌ی این ابزار، ساده‌سازی اجرای کانتینرها در محیط‌های توزیع‌شده بود. پیش از آن، تیم‌ها اغلب باید هر سرور را جداگانه مدیریت می‌کردند و همین موضوع موجب افزایش پیچیدگی عملیات می‌شد.

بعدها Docker Swarm با Docker Engine یکپارچه‌تر شد و قابلیت Swarm Mode در اختیار کاربران قرار گرفت. این تغییر باعث شد ساخت کلاستر داکر، تعریف سرویس و مدیریت نودها بدون نصب ابزار جداگانه انجام شود. این یکپارچگی هنوز هم یکی از دلایل اصلی محبوبیت داکر سوارم میان تیم‌هایی است که سادگی را به پیچیدگی ترجیح می‌دهند.

مفاهیم کلیدی Docker Swarm

برای درک بهتر داکر سوارم، باید با چند مفهوم اصلی در این ابزار آشنا شویم. این مفاهیم پایه‌ی مدیریت کلاستر و اجرای سرویس‌ها در Docker Swarm هستند.

Cluster .1

مجموعه‌ای از چند نود است که Docker Swarm آن‌ها را مانند یک سیستم واحد مدیریت می‌کند. هر نود بخشی از منابع پردازشی، حافظه و شبکه‌ی کلاستر را فراهم می‌سازد.

Manager Node .2

نودی است که وضعیت کلاستر را کنترل می‌کند. این نود زمان‌بندی سرویس‌ها، مدیریت تغییرات و تصمیم‌گیری درباره‌ی اجرای Taskها را انجام می‌دهد.

Worker Node .3

نودی است که کانتینرها روی آن اجرا می‌شوند. Manager Node وظایف را به Worker Nodeها می‌فرستد و این نودها اجرای واقعی سرویس‌ها را بر‌عهده دارند.

Service .4

تعریف یک برنامه یا بخشی از برنامه در Docker Swarm است. در Service مشخص می‌گردد که چه تصویری (Image) اجرا شود، چند Replica لازم است و سرویس به چه شبکه‌ای وصل باشد.

Task .5

واحد اجرایی Service است. هر Task یک کانتینر را نشان می‌دهد. برای نمونه، اگر یک سرویس سه Replica داشته باشد، Swarm سه Task برای آن می‌سازد.

Stack .6

مجموعه‌ای از سرویس‌ها، شبکه‌ها و Volumeها است که با فایل Compose تعریف می‌شود. Stack برای اجرای اپلیکیشن‌های چند کانتینری کاربرد بسیاری دارد.

Overlay Network .7

شبکه‌ای است که ارتباط امن و پایدار میان کانتینرهای اجراشده روی نودهای مختلف را فراهم می‌سازد. این قابلیت کمک می‌کند سرویس‌ها در چند سرور جداگانه، مانند یک شبکه‌ی داخلی واحد با هم ارتباط داشته باشند.

ویژگی‌های Docker Swarm

ویژگی‌های داکر سوارم باعث شده‌اند این ابزار برای مدیریت زیرساخت‌های کانتینری سبک و متوسط گزینه‌ای کاربردی باشد. مهم‌ترین ویژگی‌های آن عبارت‌اند از:

1. توزیع خودکار وظایف

کاربر سرویس را تعریف می‌کند و Docker Swarm تصمیم می‌گیرد هر Task روی کدام نود اجرا شود. این قابلیت مدیریت دستی را کم‌تر می‌کند و استفاده از منابع را بهبود می‌دهد.

2. مقیاس‌پذیری آسان

کاربر می‌تواند تعداد Replicaهای یک سرویس را با یک دستور افزایش یا کاهش دهد. این ویژگی هنگام افزایش ترافیک یا نیاز به منابع بیش‌تر کاربرد بسیاری دارد.

3. هماهنگی و مدیریت خودکار

سوارم وضعیت مطلوب سرویس‌ها را حفظ می‌کند. اگر یک کانتینر متوقف یا یک نود از دسترس خارج شود، Swarm سرویس را روی نود دیگری اجرا می‌کند.

4. امنیت بالا

Docker Swarm از ارتباط رمزنگاری‌شده میان نودها، مدیریت گواهی‌ها و کنترل ارتباطات داخلی کلاستر پشتیبانی می‌کند. این قابلیت برای محیط‌های توزیع‌شده مهم است.

5. توزیع بار یا لود بالانسینگ

سوارم درخواست‌ها را میان Replicaهای یک سرویس پخش می‌کند. این کار در پایداری بیش‌تر و عملکرد بهتر سرویس تاثیر دارد.

6. مانیتورینگ و بررسی سلامت سرویس‌ها

داکر سوارم وضعیت سرویس‌ها و Taskها را دنبال می‌کند. اگر یک کانتینر دچار مشکل شود، Swarm آن را جایگزین می‌کند.

7. ایجاد و مدیریت ساده کلاستر

ساخت کلاستر، اضافه کردن نودها و اجرای سرویس‌ها در Docker Swarm با چند دستور پایه انجام می‌شود.

مزایا و معایب Docker Swarm

Docker Swarm فرآیند مدیریت کانتینرها را ساده می‌کند و به‌شکل مستقیم با Docker Engine یکپارچه است. به‌ همین دلیل، تیم‌هایی که از قبل تجربه‌ی کار با Docker را دارند می‌توانند بدون نیاز به یادگیری ابزارهای جدید، سرویس‌های خود را مدیریت کنند. این ابزار با قابلیت‌هایی مانند مقیاس‌پذیری ساده، اجرای خودکار مجدد کانتینرهای از کار افتاده و انتقال Taskها میان نودها، پایداری سرویس‌ها را افزایش می‌دهد.

یکی دیگر از مزایای Docker Swarm، سبک بودن آن در مقایسه با راهکارهای پیچیده‌تر ارکستراسیون است. این ابزار برای پروژه‌هایی که به امکانات پایه‌ی مدیریت کانتینر، استقرار سریع و نگه‌داری ساده نیاز دارند، انتخاب مناسبی محسوب می‌شود. هم‌چنین، امکان افزایش یا کاهش تعداد نمونه‌های یک سرویس، مدیریت منابع را در زمان تغییر میزان ترافیک آسان‌تر می‌کند.

معایب Docker Swarm به شرح زیر است:

• امکانات کم‌تر نسبت به Kubernetes: برای مدیریت زیرساخت‌های پیچیده، قابلیت‌های کم‌تری در اختیار تیم‌ها قرار می‌دهد.
• اکوسیستم کوچک‌تر: منابع آموزشی، افزونه‌ها و ابزارهای جانبی کم‌تری دارد.
• محدودیت در پروژه‌های بزرگ: برای معماری‌های بسیار بزرگ با نیازهای پیشرفته، معمولن Kubernetes گزینه‌ی مناسب‌تری است.

کاربردهای Docker Swarm

کاربردهای داکر سوارم بیش‌تر در پروژه‌هایی دیده می‌شود که به مدیریت ساده، سریع و مطمین کانتینرها نیاز دارند. این ابزار برای اجرای سرویس‌های کانتینری در چند سناریوی رایج کاربرد دارد.

1. مدیریت اپلیکیشن‌های چندکانتینری

Docker Swarm می‌تواند سرویس‌های مختلف یک اپلیکیشن را در قالب Stack اجرا کند. برای مثال، یک اپلیکیشن شامل وب‌سرور، پایگاه داده، کش و سرویس پس‌زمینه را می‌توان با ساختاری منظم مدیریت کرد.

2. پشتیبانی از معماری میکروسرویس‌ها

در معماری میکروسرویس، هر بخش از برنامه به‌شکل یک سرویس مستقل اجرا می‌شود. Docker Swarm به تیم‌ها کمک می‌کند این سرویس‌ها را جداگانه اجرا، مدیریت و مقیاس‌پذیر کنند.

3. ایجاد زیرساخت شبکه‌ای ایمن

Overlay Network در Docker Swarm ارتباط میان سرویس‌ها را در نودهای مختلف برقرار می‌سازد. این قابلیت کمک می‌کند کانتینرها در چند سرور جداگانه، در یک شبکه‌ی داخلی منظم و امن با هم ارتباط داشته باشند.

4. مدیریت بار و توزیع ترافیک

Docker Swarm درخواست‌ها را میان Replicaهای یک سرویس پخش می‌کند. این کار فشار را از روی یک کانتینر برمی‌دارد و باعث پایداری بیش‌تر سرویس می‌شود.

5. اجرای اپلیکیشن‌ها در محیط‌های توزیع‌شده

Docker Swarm چند سرور را به یک محیط یکپارچه تبدیل می‌کند. بنابراین، تیم‌ها می‌توانند اپلیکیشن را روی چند نود اجرا کنند و از منابع سرورهای مختلف بهره ببرند.

6. راه‌اندازی محیط‌های توسعه و تست

Docker Swarm برای ساخت محیط‌های توسعه و تست هم کاربرد دارد. تیم‌ها می‌توانند محیطی نزدیک به محیط عملیاتی بسازند و رفتار سرویس‌ها را در حالت چندکانتینری بررسی کنند. برای پروژه‌هایی که به اجرای سریع سرویس‌های کانتینری نیاز دارند، خرید کانتینر ابری می‌تواند مسیر راه‌اندازی و توسعه را ساده‌تر کند.

مقایسه Docker Swarm با Kubernetes

Docker Swarm و Kubernetes هر دو برای ارکستراسیون کانتینر طراحی شده‌اند، ولی سطح پیچیدگی، امکانات و موارد استفاده آن‌ها یکسان نیست. Docker Swarm بیش‌تر بر سادگی، یکپارچگی با داکر و راه‌اندازی سریع تمرکز دارد. کوبرنتیز برای پروژه‌های بزرگ‌تر، پیچیده‌تر و سازمانی‌تر گزینه‌ی قدرت‌مندتری محسوب می‌شود.

اگر می‌خواهید پیش از انتخاب ابزار، شناخت دقیق‌تری از رقیب اصلی داکر سوارم داشته باشید، مقاله‌ی Kubernetes چیست می‌تواند دید کامل‌تری از مفاهیم و قابلیت‌های کوبرنتیز ارایه دهد.

جمع‌بندی

Docker Swarm ابزار بومی داکر برای ارکستراسیون کانتینر و مدیریت کلاسترهای کانتینری است. این ابزار چند نود داکر را به یک کلاستر واحد تبدیل می‌کند و اجرای سرویس‌ها، توزیع وظایف، مقیاس‌پذیری، لود بالانسینگ و حفظ سلامت سرویس‌ها را ساده‌تر می‌سازد.

این ابزار برای پروژه‌های کوچک و متوسط، محیط‌های توسعه و تست و اپلیکیشن‌های چند کانتینری مناسب است. البته داکر سوارم در مقایسه با کوبرنتیز امکانات محدودتر و اکوسیستم کوچک‌تری دارد؛ بنابراین، برای پروژه‌های بسیار بزرگ و پیچیده، کوبرنتیز اغلب انتخاب کامل‌تری خواهد بود.