Swarm フィルタ¶

フィルタとは Docker Swarm スケジューラに対して、ノードを使ってコンテナの作成・実行をするか伝えます。

設定可能なフィルタ ¶

フィルタはノード・フィルタ（node filter）とコンテナ設定フィルタ（container configuration filter）の２種類に分けられます。ノード・フィルタは Docker ホストの特徴、あるいは Docker デーモンの設定によって処理します。コンテナ設定フィルタはコンテナの特徴、あるいはホスト上で利用可能なイメージによって処理します。

各フィルタには名前があります。ノード・フィルタは、以下の２つです。

constraint （ノードの制限）
health （ノードが正常かどうか）

コンテナ設定フィルタは以下の通りです。

affinity （親密さ）
dependency （依存関係）
port （ポート）

swarm manage コマンドで Swarm マネージャの起動する時、全てのフィルタが指定可能です。もしも Swarm に対して利用可能なフィルタを制限したい場合は、 --filter フラグと名前のサブセットを指定します。

$ swarm manage --filter=health --filter=dependency

注釈

コンテナ設定フィルタに一致するのは全てのコンテナが対象でです。フィルタが適用されるのは停止しているコンテナも含みます。コンテナによって使用されているノードを解放するには、ノード上からコンテナを削除する必要があります。

ノード・フィルタ ¶

コンテナ作成時とイメージ構築時に、 constraint か health フィルタを使い、コンテナをスケジューリングするノード群を選択できます。

constraint （制限）フィルタを使う ¶

ノード制限（constraint；コンストレイント＝制限・制約の意味）は Docker のデフォルトのタグやカスタム・ラベルを参照します。デフォルトのタグとは docker info の情報を元にします。しばし Docker ホストの設定状態に関連付けられます。現在以下の項目をデフォルト・タグとして利用できます。

node ノードを参照するための ID もしくは名前
storagedriver
executiondriver
kernelversion
operatingsystem

カスタム・ノード・ラベルは docker daemon 起動時に追加できます。実行例：

$ docker daemon --label com.example.environment="production" --label
com.example.storage="ssd"

そして、クラスタ上でコンテナの起動時に、これらのデフォルト・タグかカスタム・ラベルを使って制限（constraint）を指定可能です。Swarm スケジューラはクラスタ上に条件が一致するノードを探し、そこでコンテナを起動します。この手法は、いくつもの実践的な機能になります。

ホスト・プロパティを指定した選択（ storage=ssd のように、特定のハードウェアにコンテナをスケジュールするため）
ノードの基盤に、物理的な場所をタグ付けする（ region=us-east のように、指定した場所でコンテナを強制的に実行）
論理的なクラスタの分割（ environment=production のように、プロパティの違いによりクラスタを複数のサブクラスタに分割）

ノード制限の例 ¶

ノードに対してカスタム・ラベルを指定するには、 docker 起動時に --label オプションのリストを指定します。例として、 node-1 に storage=ssd ラベルを付けて起動します。

$ docker -d --label storage=ssd
$ swarm join --advertise=192.168.0.42:2375 token://XXXXXXXXXXXXXXXXXX

node-2 を storage=disk としても起動できます。

$ docker -d --label storage=disk
$ swarm join --advertise=192.168.0.43:2375 token://XXXXXXXXXXXXXXXXXX

ノードがクラスタに登録されたら、Swarm マネージャは個々のタグを取得します。マネージャは新しいコンテナをスケジューリングする時に、ここで取得したタグの情報を使って処理します。

先ほどのサンプルを例に進めましょう。クラスタには node-1 と node-2 があります。このクラスタ上に MySQL サーバ・コンテナを実行できます。コンテナの実行時、 constraint （制限）を使い、データベースが良い I/O 性能を得られるようにできます。そのためには、フラッシュ・ドライブを持つノードをフィルタします。

$ docker tcp://<manager_ip:manager_port>  run -d -P -e constraint:storage==ssd --name db mysql
f8b693db9cd6

$ docker tcp://<manager_ip:manager_port>  ps
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED                  STATUS              PORTS                           NAMES
f8b693db9cd6        mysql:latest        "mysqld"            Less than a second ago   running             192.168.0.42:49178->3306/tcp    node-1/db

この例では、マネージャは全てのノードの中から storage-ssd 制限に一致するノードを探し、そこに対してリソース管理を適用します。ここではホストがフラッシュ上で動いている node-1 のみが選ばれました。

クラスタのフロントエンドとして Nginx の実行をお考えでしょうか。この例では、フロントエンドはディスクのログを記録するだけですので、フラッシュ・ドライブを使いたくないでしょう。

$ docker tcp://<manager_ip:manager_port> run -d -P -e constraint:storage==disk --name frontend nginx
963841b138d8

$ docker tcp://<manager_ip:manager_port> ps
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED                  STATUS              PORTS                           NAMES
963841b138d8        nginx:latest        "nginx"             Less than a second ago   running             192.168.0.43:49177->80/tcp      node-2/frontend
f8b693db9cd6        mysql:latest        "mysqld"            Up About a minute        running             192.168.0.42:49178->3306/tcp    node-1/db

スケジューラは storage=disk ラベルを付けて起動済みの node-2 で起動します。

最後に、 docker build の構築時の引数としてもノード制限を利用できます。今度もフラッシュ・ドライブを避けてみましょう。

$ mkdir sinatra
$ cd sinatra
$ echo "FROM ubuntu:14.04" > Dockerfile
$ echo "MAINTAINER Kate Smith <ksmith@example.com>" >> Dockerfile
$ echo "RUN apt-get update && apt-get install -y ruby ruby-dev" >> Dockerfile
$ echo "RUN gem install sinatra" >> Dockerfile
$ docker build --build-arg=constraint:storage==disk -t ouruser/sinatra:v2 .
Sending build context to Docker daemon 2.048 kB
Step 1 : FROM ubuntu:14.04
 ---> a5a467fddcb8
Step 2 : MAINTAINER Kate Smith <ksmith@example.com>
 ---> Running in 49e97019dcb8
 ---> de8670dcf80e
Removing intermediate container 49e97019dcb8
Step 3 : RUN apt-get update && apt-get install -y ruby ruby-dev
 ---> Running in 26c9fbc55aeb
 ---> 30681ef95fff
Removing intermediate container 26c9fbc55aeb
Step 4 : RUN gem install sinatra
 ---> Running in 68671d4a17b0
 ---> cd70495a1514
Removing intermediate container 68671d4a17b0
Successfully built cd70495a1514

$ docker images
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
dockerswarm/swarm   manager             8c2c56438951        2 days ago          795.7 MB
ouruser/sinatra     v2                  cd70495a1514        35 seconds ago      318.7 MB
ubuntu              14.04               a5a467fddcb8        11 days ago         187.9 MB

health フィルタを使う ¶

ノード health フィルタは障害の発生したノードにコンテナをスケジュールするの防ぎます。対象のノードはダウンしているか、クラスタ・ストアとの通信ができないことが考えられます。

コンテナ・フィルタ ¶

コンテナの作成時、３種類のコンテナ・フィルタを使えます。

affinity
dependency
port

アフィニティ（親密さ）フィルタを使う ¶

アフィニティ（親密さ）フィルタを使えば、コンテナ間を「集めて」作成できます。例えばコンテナを実行する時に、次の３つの親密さを元にして Swarm に対してスケジュールできます。

コンテナ名か ID
イメージのあるホスト
コンテナに適用したカスタム・ラベル

これらのアフィニティ（親密さ）とは、コンテナを同じネットワーク・ノード上で実行することです。それぞれどのノード上で実行しているかどうか、知る必要がありません。

名前アフィニティの例 ¶

新しいコンテナを、既存のコンテナ名や ID を元にしてスケジューリングできます。例えば、 frontend という名前のノードで nginx を実行します。

$ docker tcp://<manager_ip:manager_port>  run -d -p 80:80 --name frontend nginx
87c4376856a8

$ docker tcp://<manager_ip:manager_port> ps
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED                  STATUS              PORTS                           NAMES
87c4376856a8        nginx:latest        "nginx"             Less than a second ago   running             192.168.0.42:80->80/tcp         node-1/frontend

それから、 -e affinity:container==frontend フラグを使い、２つめのコンテナを frontend の隣にスケジュールします。

$ docker tcp://<manager_ip:manager_port> run -d --name logger -e affinity:container==frontend logger
87c4376856a8

$ docker tcp://<manager_ip:manager_port> ps
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED                  STATUS              PORTS                           NAMES
87c4376856a8        nginx:latest        "nginx"             Less than a second ago   running             192.168.0.42:80->80/tcp         node-1/frontend
 963841b138d8        logger:latest       "logger"            Less than a second ago   running                                             node-1/logger

コンテナ名のアフィニティ指定によって、 logger コンテナは frontend コンテナと同じ node-1 コンテナで実行されることになります。 frontend という名前だけでなく、次のように ID を使った指定もできます

docker run -d --name logger -e affinity:container==87c4376856a8

イメージ・アフィニティの例 ¶

コンテナを起動する時、特定のイメージをダウンロード済みのノードのみにスケジュールすることができます。例えば、２つのホストに redis イメージをダウンロードし、３つめのホストに mysql イメージをダウンロードしたい場合があるでしょう。

$ docker -H node-1:2375 pull redis
$ docker -H node-2:2375 pull mysql
$ docker -H node-3:2375 pull redis

node-1 と node-3 のみが redis イメージを持っています。 -e affinity:image==redis フィルタを使い、これらのノード上でスケジュールします。

$ docker tcp://<manager_ip:manager_port> run -d --name redis1 -e affinity:image==redis redis
$ docker tcp://<manager_ip:manager_port> run -d --name redis2 -e affinity:image==redis redis
$ docker tcp://<manager_ip:manager_port> run -d --name redis3 -e affinity:image==redis redis
$ docker tcp://<manager_ip:manager_port> run -d --name redis4 -e affinity:image==redis redis
$ docker tcp://<manager_ip:manager_port> run -d --name redis5 -e affinity:image==redis redis
$ docker tcp://<manager_ip:manager_port> run -d --name redis6 -e affinity:image==redis redis
$ docker tcp://<manager_ip:manager_port> run -d --name redis7 -e affinity:image==redis redis
$ docker tcp://<manager_ip:manager_port> run -d --name redis8 -e affinity:image==redis redis

$ docker tcp://<manager_ip:manager_port> ps
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED                  STATUS              PORTS                           NAMES
87c4376856a8        redis:latest        "redis"             Less than a second ago   running                                             node-1/redis1
1212386856a8        redis:latest        "redis"             Less than a second ago   running                                             node-1/redis2
87c4376639a8        redis:latest        "redis"             Less than a second ago   running                                             node-3/redis3
1234376856a8        redis:latest        "redis"             Less than a second ago   running                                             node-1/redis4
86c2136253a8        redis:latest        "redis"             Less than a second ago   running                                             node-3/redis5
87c3236856a8        redis:latest        "redis"             Less than a second ago   running                                             node-3/redis6
87c4376856a8        redis:latest        "redis"             Less than a second ago   running                                             node-3/redis7
963841b138d8        redis:latest        "redis"             Less than a second ago   running                                             node-1/redis8

ここで見えるように、コンテナがスケジュールされるのは redis イメージを持っているノードのみです。イメージ名に加えて、特定のイメージ ID も指定できます。

$ docker images
REPOSITORY                         TAG                       IMAGE ID            CREATED             VIRTUAL SIZE
redis                              latest                    06a1f75304ba        2 days ago          111.1 MB

$ docker tcp://<manager_ip:manager_port> run -d --name redis1 -e affinity:image==06a1f75304ba redis

ラベル・アフィニティの例 ¶

ラベル・アフィニティによって、コンテナのラベルで引き寄せてたセットアップが可能です。例えば、 nginx コンテナに com.example.type=frontend ラベルを付けて起動します。

$ docker tcp://<manager_ip:manager_port> run -d -p 80:80 --label com.example.type=frontend nginx
87c4376856a8

$ docker tcp://<manager_ip:manager_port> ps  --filter "label=com.example.type=frontend"
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED                  STATUS              PORTS                           NAMES
87c4376856a8        nginx:latest        "nginx"             Less than a second ago   running             192.168.0.42:80->80/tcp         node-1/trusting_yonath

それから、 -e affinity:com.example.type==frontend を使って、 com.example.type==frontend ラベルを持つコンテナの隣にスケジュールします。

$ docker tcp://<manager_ip:manager_port> run -d -e affinity:com.example.type==frontend logger
87c4376856a8

$ docker tcp://<manager_ip:manager_port> ps
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED                  STATUS              PORTS                           NAMES
87c4376856a8        nginx:latest        "nginx"             Less than a second ago   running             192.168.0.42:80->80/tcp         node-1/trusting_yonath
963841b138d8        logger:latest       "logger"            Less than a second ago   running                                             node-1/happy_hawking

logger コンテナは、最終的に node-1 に置かれます。これはアフィニティに com.example.type==frontend ラベルを指定しているからです。

dependency フィルタを使う ¶

コンテナの依存関係（dependency）フィルタは、既にスケジューリング済みのコンテナと同じ場所でスケジューリングするという依存関係をもたらします。現時点では、以下の依存関係を宣言できます。

--volumes-from=dependency (共有ボリューム)
--link=dependency:alias (リンク機能)
--net=container:dependency (共有ネットワーク)

Swarm は依存関係のあるコンテナを同じノード上に置こうとします。もしそれができない場合（依存関係のあるコンテナが存在しない場合や、ノードが十分なリソースを持っていない場合）、コンテナの作成を拒否します。

必要であれば、複数の依存関係を組み合わせることもできます。例えば、 --volumes-from=A --net=container:B は、コンテナ A と B を同じノード上に置こうとします。しかし、これらのコンテナが別々のノードで動いているなら、Swarm はコンテナのスケジューリングを行いません。

port フィルタを使う ¶

port フィルタが有効であれば、コンテナのポート利用がユニークになるよう設定します。Docker Swarm は対象のポートが利用可能であり、他のコンテナのプロセスにポートが専有されていないノードを選びます。ホスト側にポート番号を割り当てたい場合や、ホスト・ネットワーキング機能を使っている場合は、対象ポートの明示が必要になるかもしれません。

ブリッジ・モードでの例 ¶

デフォルトでは、コンテナは Docker のブリッジ・ネットワーク上で動作します。ブリッジ・ネットワーク上で port フィルタを使うには、コンテナを次のように実行します。

$ docker tcp://<manager_ip:manager_port> run -d -p 80:80 nginx
87c4376856a8

$ docker tcp://<manager_ip:manager_port> ps
CONTAINER ID    IMAGE               COMMAND         PORTS                       NAMES
87c4376856a8    nginx:latest        "nginx"         192.168.0.42:80->80/tcp     node-1/prickly_engelbart

Docker Swarm はポート 80 が利用可能であり他のコンテナ・プロセスに専有されていないノードを探します。この例では node-1 にあたります。ポート 80 を使用する他のコンテナを起動しようとしても、Swarm は他のノードを選択します。理由は node-1 では既にポート 80 が使われているからです。

$ docker tcp://<manager_ip:manager_port> run -d -p 80:80 nginx
963841b138d8

$ docker tcp://<manager_ip:manager_port> ps
CONTAINER ID        IMAGE          COMMAND        PORTS                           NAMES
963841b138d8        nginx:latest   "nginx"        192.168.0.43:80->80/tcp         node-2/dreamy_turing
87c4376856a8        nginx:latest   "nginx"        192.168.0.42:80->80/tcp         node-1/prickly_engelbart

同じコマンドを繰り返しますと node-3 が選ばれます。これは node-1 と node-2 の両方でポート 80 が使用済みのためです。

$ docker tcp://<manager_ip:manager_port> run -d -p 80:80 nginx
963841b138d8

$ docker tcp://<manager_ip:manager_port> ps
CONTAINER ID   IMAGE               COMMAND        PORTS                           NAMES
f8b693db9cd6   nginx:latest        "nginx"        192.168.0.44:80->80/tcp         node-3/stoic_albattani
963841b138d8   nginx:latest        "nginx"        192.168.0.43:80->80/tcp         node-2/dreamy_turing
87c4376856a8   nginx:latest        "nginx"        192.168.0.42:80->80/tcp         node-1/prickly_engelbart

最終的に、Docker Swarm は他のコンテナがポート 80 を要求しても拒否するでしょう。クラスタ上の全てのノードでポートが使えないためです。

$ docker tcp://<manager_ip:manager_port> run -d -p 80:80 nginx
2014/10/29 00:33:20 Error response from daemon: no resources available to schedule container

各ノード中のポート 80 は、各コンテナによって専有されています。これはコンテナ作成時からのものであり、コンテナを削除するとポートは解放されます。コンテナが exited （終了）の状態であれば、まだポートを持っている状態です。もし node-1 の prickly_engelbart が停止したとしても、ポートの情報は削除されないため、 node-1 上でポート 80 を必要とする他のコンテナの起動を試みても失敗します。nginx インスタンスを起動するには、 prickly_engelbart コンテナを再起動するか、あるいは prickly_engelbart コンテナを削除後に別のコンテナを起動します。

ホスト・ネットワーキング機能とノード・ポート・フィルタを使う ¶

コンテナ実行時に --net=host を指定したら、デフォルトの bridge モードとは違い、 host モードはどのポートも拘束しません。そのため、 host モードでは公開したいポート番号を明示する必要があります。このポート公開には Dockerfile で EXPOSE 命令を使うか、コマンドラインで --expose を指定します。Swarm は host モードで新しいコンテナを作成しようとする時にも、これらの情報を利用します。

例えば、以下のコマンドは３つのノードのクラスタで nginx を起動します。

$ docker tcp://<manager_ip:manager_port> run -d --expose=80 --net=host nginx
640297cb29a7
$ docker tcp://<manager_ip:manager_port> run -d --expose=80 --net=host nginx
7ecf562b1b3f
$ docker tcp://<manager_ip:manager_port> run -d --expose=80 --net=host nginx
09a92f582bc2

docker ps コマンドを実行してもポートをバインド（拘束）している情報が表示されないのは、全てのノードで host ネットワークを利用しているためです。

$ docker tcp://<manager_ip:manager_port> ps
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND                CREATED                  STATUS              PORTS               NAMES
640297cb29a7        nginx:1             "nginx -g 'daemon of   Less than a second ago   Up 30 seconds                           box3/furious_heisenberg
7ecf562b1b3f        nginx:1             "nginx -g 'daemon of   Less than a second ago   Up 28 seconds                           box2/ecstatic_meitner
09a92f582bc2        nginx:1             "nginx -g 'daemon of   46 seconds ago           Up 27 seconds                           box1/mad_goldstine

４つめのコンテナを起動しようとしても、Swarm は処理を拒否します。

$  docker tcp://<manager_ip:manager_port> run -d --expose=80 --net=host nginx
FATA[0000] Error response from daemon: unable to find a node with port 80/tcp available in the Host mode

しかしながら、例えばポート 81 のように、異なった値のポートをバインドするのであれば、コマンドを実行できます。

$  docker tcp://<manager_ip:manager_port> run -d -p 81:80 nginx:latest
832f42819adc
$  docker tcp://<manager_ip:manager_port> ps
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND                CREATED                  STATUS                  PORTS                                 NAMES
832f42819adc        nginx:1             "nginx -g 'daemon of   Less than a second ago   Up Less than a second   443/tcp, 192.168.136.136:81->80/tcp   box3/thirsty_hawking
640297cb29a7        nginx:1             "nginx -g 'daemon of   8 seconds ago            Up About a minute                                             box3/furious_heisenberg
7ecf562b1b3f        nginx:1             "nginx -g 'daemon of   13 seconds ago           Up About a minute                                             box2/ecstatic_meitner
09a92f582bc2        nginx:1             "nginx -g 'daemon of   About a minute ago       Up About a minute                                             box1/mad_goldstine

フィルタ表現の書き方 ¶

ノード constraint やコンテナ affinity フィルタをノードに適用するには、コンテナがフィルタ表現を使うため環境変数の指定が必要です。例：

$ docker tcp://<manager_ip:manager_port> run -d --name redis1 -e affinity:image==~redis redis

表現は次のような記述方式です。

<フィルタ・タイプ>:<キー><演算子><値>

<フィルタ・タイプ> は affinity か constraint のキーワードのどちらかです。使いたいフィルタのタイプによって異なります。

<キー> は英数字のパターンであり、先頭はアルファベットかアンダースコアです。 <キー> に相当するのは以下の条件です。

container キーワード
node キーワード
デフォルト・タグ（node 制限）
カスタム・メタデータ・ラベル（node あるいは containers）

<オペレータ> （演算子）は == か != のどちらかです。デフォルトではフィルタ処理はハード・エンフォース（hard enforced:強制）です。指定した表現に一致しなければ、マネージャはコンテナをスケジュールしません。 ~ （チルダ）を使い「ソフト」表現を作成できます。こちらはフィルタ条件に一致しなくても、スケジューラ自身のストラテジに従ってコンテナを実行します。

<値> は英数時、ドット、ハイフン、アンダースコアと、以下を組み合わせた文字列です。

部分一致、例えば abc*。
/regexp/ 形式の正規表現。Go 言語の正規表現構文をサポート。

現時点の Swarm は、以下のような命令をサポートしています。

constraint:node==node1 は、ノード node1 に一致。
constraint:node!=node1 は、node1 をのぞく全てのノードに一致。
constraint:region!=us* は、 us が付いているリージョン以外のノードに一致。
constraint:node==/node[12]/ は、 node1 と node2 に一致。
constraint:node==/node\d/ は、 node + 10進数の１文字に一致。
constraint:node!=/node-[01]/ は、 node-0 と node-1 以外の全てのノードに一致。
constraint:node!=/foo\[bar\]/ は、 foo[var] 以外の全てのノードに一致。
constraint:node==/(?i)node1/ は、大文字・小文字を区別しない node1 に一致。そのため、 NoDe1 や NODE1 も一致する。
affinity:image==~redis は、redis に一致する名前のイメージがあるノード上でコンテナを実行。
constraint:region==~us* は、*us に一致するリージョンのノードを探す。
affinity:container!=~redis* は、 redis* という名前を持つコンテナが動いていないノードで node5 コンテナをスケジュール。

警告

以下 v1.9 用のドキュメント、削除予定

Soft アフィニティ・制約の設定 ¶

デフォルトでは、アフィニティと制約は厳密（ハード）に強制されるものです。アフィニティや制約で指定した条件に対応するノードがなければ、コンテナはスケジュールされません。Soft affinities/constrains （ソフト設定）があれば、スケジュールが一致するルールを探そうとします。もし一致しなければ、スケジューラはフィルタを廃棄し、コンテナはスケジューラのストラテジに従ってスケジュールします

アフィニティと制約のソフト設定は ~ で指定します。例えば、次のように指定します。

$ docker run -d --name redis1 -e affinity:image==~redis redis

もし、クラスタにイメージ redis を持つノードが無ければ、スケジューラはアフィニティを破棄し、ストラテジに従ってスケジュールします。

$ docker run -d --name redis2 -e constraint:region==~us* redis

もし、 us リージョンに属すノードがクラスタに無ければ、スケジューラは制約を破棄し、ストラテジに従ってスケジュールします。

$ docker run -d --name redis5 -e affinity:container!=~redis* redis

アフィニティ・フィルタは新しい redis5 コンテナを、指定した redis* の名前を含むコンテナが無いノードにスケジュールします。もしクラスタの各々のノードが redis* コンテナを持っている場合、スケジューラはアフィニティのルールを破棄し、ストラテジに従ってスケジュールします。