在树莓派集群上使用 Docker Swarm 或 Kubernetes 部署容器化应用

2025/7/21 14:43:35 146 0 0 0

在小型集群中部署容器化应用的需求日益增长，而树莓派因其低廉的价格和强大的功能，成为了构建此类集群的理想选择。本文将探讨如何使用 Docker Swarm 和 Kubernetes 这两种流行的容器编排工具，在多个树莓派上部署和管理容器化应用。

为什么选择 Docker Swarm 或 Kubernetes？

资源管理： 将多个树莓派的资源池化，实现更高效的资源利用。
高可用性： 通过在多个节点上运行应用副本，提高应用的可用性和容错能力。
易于扩展： 可以根据需求动态地扩展集群规模，轻松应对流量增长。
简化部署： 容器化技术简化了应用的部署和管理流程，提高了开发效率。

准备工作

硬件准备：
- 至少 3 个树莓派（建议使用 Raspberry Pi 4B，性能更佳）。
- SD 卡（建议 32GB 或更大）。
- 电源适配器。
- 网络连接（有线或无线）。
操作系统：
- 在每个树莓派上安装 Raspberry Pi OS（原 Raspbian）。建议使用 Raspberry Pi OS Lite 版本，减少资源占用。
- 确保操作系统是最新的：sudo apt update && sudo apt upgrade

Docker 安装：

在每个树莓派上安装 Docker：

curl -fsSL https://get.docker.com -o get-docker.sh
sudo sh get-docker.sh
sudo usermod -aG docker pi
newgrp docker

验证 Docker 是否安装成功：docker version

使用 Docker Swarm 部署应用

初始化 Swarm：

选择一个树莓派作为 manager 节点，执行以下命令：
```
docker swarm init --advertise-addr <manager节点的IP地址>
```

该命令会输出加入 worker 节点的命令，例如：

docker swarm join --token SWMTKN-1-xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx <manager节点的IP地址>:2377

加入 Worker 节点：
- 在其他树莓派上执行上一步输出的 docker swarm join 命令，将它们加入到 Swarm 集群中。
部署应用：
- 创建一个 docker-compose.yml 文件，定义你的应用服务。例如：
```
version: "3.7"
services:
  web:
    image: nginx:latest
    ports:
      - "80:80"
    deploy:
      replicas: 3
      restart_policy:
        condition: on-failure
```
  - 这个例子部署了一个 Nginx 服务，运行 3 个副本，并在容器失败时自动重启。
- 使用 docker stack deploy 命令部署应用：
```
docker stack deploy -c docker-compose.yml myapp
```
  - myapp 是应用的名称，可以自定义。
管理应用：
- 查看应用状态：docker stack ps myapp
- 扩展应用副本数：docker service scale myapp_web=5
- 更新应用：修改 docker-compose.yml 文件，然后执行 docker stack deploy 命令。

使用 Kubernetes 部署应用

安装 Kubernetes：
- 可以使用 kubeadm 工具在树莓派上安装 Kubernetes。由于资源限制，建议使用轻量级的 Kubernetes 发行版，例如 k3s 或 microk8s。
- 安装 k3s：
```
curl -sfL https://get.k3s.io | sh -
sudo kubectl config use-context default
```
- 加入 Worker 节点：
  - 在 manager 节点上执行 sudo cat /var/lib/rancher/k3s/server/node-token 获取 token。
  - 在 worker 节点上执行：
```
curl -sfL https://get.k3s.io | K3S_URL="https://<manager节点的IP地址>:6443" K3S_TOKEN="<上一步获取的token>" sh -
```

部署应用：

创建一个 Deployment 和 Service 的 YAML 文件。例如：

# deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
  labels:
    app: nginx
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:latest
        ports:
        - containerPort: 80

# service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
spec:
  selector:
    app: nginx
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 80
  type: LoadBalancer

使用 kubectl apply 命令部署应用：

kubectl apply -f deployment.yaml
kubectl apply -f service.yaml

管理应用：
- 查看应用状态：kubectl get pods
- 查看 Service：kubectl get service
- 扩展应用副本数：kubectl scale deployment nginx-deployment --replicas=5
- 更新应用：修改 YAML 文件，然后执行 kubectl apply 命令。

树莓派集群的注意事项

资源限制： 树莓派的 CPU 和内存资源有限，需要合理规划应用的资源需求。
网络性能： 集群的网络性能会影响应用的性能，建议使用有线连接。
存储： 可以使用 NFS 或其他网络存储方案，为集群提供共享存储。
监控： 建议安装监控工具，例如 Prometheus 和 Grafana，监控集群的资源使用情况和应用的健康状况。

总结

本文介绍了如何使用 Docker Swarm 和 Kubernetes 在树莓派集群上部署和管理容器化应用。选择哪种工具取决于你的需求和经验。Docker Swarm 易于上手，适合小型项目；Kubernetes 功能更强大，适合复杂的应用场景。希望本文能帮助你搭建自己的树莓派集群，并体验容器化技术的优势。

容器玩家 Docker Swarm Kubernetes Raspberry Pi

在树莓派集群上使用 Docker Swarm 或 Kubernetes 部署容器化应用

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