本文将介绍基于 DNS 的负载均衡、基于 VIP 的负载均衡和路由网格（Routing Mesh）。
使用的技术
Docker 使用了 Linux 内核 iptables 和 IPVS 的功能来实现服务发现和负载均衡。
iptables 是 Linux 内核中可用的包过滤技术，它可用于根据数据包的内容进行分类、修改和转发决策。
IPVS 是 Linux 内核中可用的传输级负载均衡器。
准备工作
swarm 集群： 【Manager】node1、【Worker】node2
客户端镜像： registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/anoy/ubuntu
服务端镜像： registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/anoy/vote
如图所示，我们将在 swarm 集群中部署 “client” 服务 和 “vote” 服务，其中 “vote” 服务部署多个副本。客户端请求 “vote” 服务时，输出结果中包含服务端的容器 ID，这样就更方便演示网络请求。
集群状态
[root@node1 ~]# docker node ls ID HOSTNAME STATUS AVAILABILITY MANAGER STATUS ENGINE VERSION rnr2i1y2of3n5vy2vzh2vkzq0 * node1 Ready Active Leader 18.03.1-ce qvik057dvphx5s06evmswahaf node2 Ready Active 18.03.1-ce
使用如下命令，创建 overlay 网络：
docker network create --driver overlay overlay1
基于 DNS 的负载均衡
下图描述了基于 DNS 的负载均衡是如何工作的：
DNS server 内嵌于 Docker 引擎。Docker DNS 解析服务名 “vote” 并返回容器 ID 地址列表（随机排序）。客户端通常会挑第一个 IP 访问，因此负载均衡可能发生在服务器的不同实例之间。
使用如下命令创建 2 个基于 DNS 负载均衡的服务 “client” 、 “vote”：
docker service create --endpoint-mode dnsrr --replicas 1 --name client --network overlay1 registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/anoy/ubuntu ping anoyi.com docker service create --endpoint-mode dnsrr --name vote --network overlay1 --replicas 2 registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/anoy/vote
查看服务信息：
[root@node1 ~]# docker service ls ID NAME MODE REPLICAS IMAGE PORTS 2mrj3pqyioc3 client replicated 1/1 registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/anoy/ubuntu:latest 826s79tsixuh vote replicated 2/2 registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/anoy/vote:latest [root@node1 ~]# docker service ps client ID NAME IMAGE NODE DESIRED STATE CURRENT STATE ERROR PORTS f74i688vbh12 client.1 registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/anoy/ubuntu:latest node2 Running Running 2 minutes ago [root@node1 ~]# docker service ps vote ID NAME IMAGE NODE DESIRED STATE CURRENT STATE ERROR PORTS 7iiuzl2a63hy vote.1 registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/anoy/vote:latest node1 Running Running 47 seconds ago uyhxxqfdima7 vote.2 registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/anoy/vote:latest node2 Running Running about a minute ago
可以看出 "client" 运行于 node2，在 node2 上进入 client 容器，使用 dig 来解析服务名 "vote"，如下所示，"vote" 解析到 10.0.0.6 和 10.0.0.5
[root@node2 ~]# docker ps CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES 1eed67d37cbb registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/anoy/vote:latest "gunicorn app:app -b…" About a minute ago Up About a minute 80/tcp vote.2.uyhxxqfdima7smos5pki84wul 436702b21a1c registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/anoy/ubuntu:latest "ping anoyi.com" 3 minutes ago Up 3 minutes client.1.f74i688vbh12on8oniufht633 [root@node2 ~]# docker exec -it 436702b21a1c /bin/bash root@436702b21a1c:/# dig vote ;; ANSWER SECTION: vote. 600 IN A 10.0.0.5 vote. 600 IN A 10.0.0.6
使用 ping 解析 "vote" 服务，如下所示，交替解析到 10.0.0.6 和 10.0.0.5
root@436702b21a1c:/# ping -c1 vote PING vote (10.0.0.6) 56(84) bytes of data. 64 bytes from vote.2.uyhxxqfdima7smos5pki84wul.overlay1 (10.0.0.6): icmp_seq=1 ttl=64 time=0.087 ms root@436702b21a1c:/# ping -c1 vote PING vote (10.0.0.5) 56(84) bytes of data. 64 bytes from vote.1.7iiuzl2a63hyj084qgufc175v.overlay1 (10.0.0.5): icmp_seq=1 ttl=64 time=0.767 ms
如果使用 curl，如下所示，请求也能解析到不同的容器
root@436702b21a1c:/# curl vote | grep -i "container id"
% Total % Received % Xferd Average Speed Time Time Time Current
Dload Upload Total Spent Left Speed
100 3162 100 3162 0 0 7542 0 --:--:-- --:--:-- --:--:-- 7546
Processed by container ID 9b42319d4f13
root@436702b21a1c:/# curl vote | grep -i "container id"
% Total % Received % Xferd Average Speed Time Time Time Current
Dload Upload Total Spent Left Speed
100 3162 100 3162 0 0 452k 0 --:--:-- --:--:-- --:--:-- 514k
Processed by container ID 1eed67d37cbb
基于 DNS 负载均衡存在如下问题：
- 某些应用程序将 DNS 主机名缓存到 IP 地址映射，这会导致应用程序在映射更改时超时
- 具有非零 DNS ttl 值会导致 DNS 条目反映最新的详细信息时发生延迟
基于 VIP 的负载均衡
基于 VIP 的负载均衡克服了基于 DNS 负载均衡的一些问题。在这种方法中，每个服务都有一个 IP 地址，并且该 IP 地址映射到与该服务关联的多个容器的 IP 地址。在这种情况下，与服务关联的服务 IP 不会改变，即使与该服务关联的容器死亡并重新启动。
下图描述了基于 VIP 的负载均衡是如何工作的：
DNS server 会将服务名 "vote" 解析到 VIP，使用 iptables 和 ipvs，VIP 实现 2 个服务端 "vote" 容器的负载均衡。
使用如下命令创建 2 个 VIP 模式的服务 “client” 、 “vote”：
docker service create --replicas 1 --name client --network overlay1 registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/anoy/ubuntu ping anoyi.com docker service create --name vote --network overlay1 --replicas 2 registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/anoy/vote
查看这 2 个服务和它们的服务 IP：
[root@node1 ~]# docker service inspect --format {{.Endpoint.VirtualIPs}} vote
[{tetug0isdx1gri62g7cfm889i 10.0.0.9/24}]
[root@node1 ~]# docker service inspect --format {{.Endpoint.VirtualIPs}} client
[{tetug0isdx1gri62g7cfm889i 10.0.0.7/24}]
在 "client" 的容器中使用如下命令，可以看到服务名 "vote" 映射到 VIP "10.0.0.9"
[root@node2 ~]# docker exec -it f3d1c4ef53f8 /bin/bash root@f3d1c4ef53f8:/# dig vote ;; ANSWER SECTION: vote. 600 IN A 10.0.0.9
Service IP "10.0.0.9" 使用 Linux 内核的 iptables 和 IPVS 负载均衡到 2 个容器。iptables 实现防火墙规则，IPVS 实现负载均衡。为了证明这一点，我们需要使用 nsenter 进入容器的网络空间 ( namespace )。为此，我们需要找到网络的命名空间。
如下是 node2 上的网络命名空间：
[root@node2 ~]# cd /run/docker/netns/ [root@node2 netns]# ls 1-tetug0isdx 1-vyy22w04t6 be7330b99a27 d67fa9efb59e ingress_sbox
前 2 个命名空间是用于 overlay 网络，后面的用于容器。下面的命令用于找到 "client" 容器的网络命名空间：
[root@node2 netns]# docker ps CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES 43a789312e70 registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/anoy/vote:latest "gunicorn app:app -b…" 3 minutes ago U