Docker Swarm: フィルタ

フィルタ

原文：https://docs.docker.com/swarm/scheduler/filter/

Docker Swam スケジューラは複数のフィルタを持っています。

ノードのサブセット（一部）にコンテナをスケジュールするとき、次のフィルタが利用できます：

• Constraint（強制）
• Affinity（親密さ）
• Port（ポート）
• Dependency（依存性）
• Health（ヘルス）

何らかのフィルタを使いたいときは swam manage の --filter フラグを使います。

Constraint フィルタ

Constraint は特定のノードに対してキー・バリューの組を結び付けます。これらは node タグで見られます。

コンテナの作成時、ノードのサブセットを選択することができます。これは、スケジューリングのために、特定のノード、あるいはキー・バリューの組で一致すべきと考えられるノードです。

この手法はいくつかの特定の使い方があります：

• 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）
• 物理的な場所をノードの土台とタグ付けする（region=us-ease 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サブクラスに分割）

特定のキー・バリューの組み合わせでノードをタグ付けするには、docker 起動時のオプションで、少なくとも１つの --label 指定が必要です。

例えば、node-1 を起動するとき storage=ssd ラベルを付けてみましょう：

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

もう一度、ただし次は node-2 を storage=disk で起動します：

$ 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ると、マスタは各々のタグを取得し、新しいコンテナをスケジューリングするときにそれらを反映します。

それでは MySQL サーバを起動し、良い I/O 性能を持つフラッシュ・ドライブ上で利用できるようにしましょう：

$ docker run -d -P -e constraint:storage==ssd --name db mysql
f8b693db9cd6

$ docker ps
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED                  STATUS              PORTS                           NODE        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、マスタは選択された全てのノードから、事前に指定された storage=ssd を強制したリソース管理を適用します。node-1 は フラッシュ・ドライブ上で動いているホストを選ばれています。

次はクラスタ上に Nginx フロントエンドを走らせてみます。ですが、ログをディスクに沢山書き込むのでフラッシュ・ドライブを使いたくありません。

$ docker run -d -P -e constraint:storage==disk --name frontend nginx
963841b138d8

$ docker ps
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED                  STATUS              PORTS                           NODE        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ずみの node-2 で起動します。

Constraints の標準

加えて、ノードを開始するときに特に指定しなくても、コンテナのスケジュールに使う標準 constraint セットを使えます。これらのタグは docker info で確認でき、現在利用できるのは：

• ノード ID またはノード名（"node" をキーに用いる）
• storagedriver（ストレージ・ドライバ）
• executiondriver（実行ドライバ）
• kernelversion（カーネルバージョン）
• operatingsystem（オペレーティング・システム）

アフィニティ （親密さ）フィルタ

コンテナ間を"引き寄せて" を作成するのに、--affinity:<フィルタ> を使うことができます。例えば、コンテナを実行するときの場所を指定し、その隣に次の特定のイメージやラベルを持つコンテナを配置することができます。この引き寄せ機能によって、コンテナを同じネットワークノードで確実に動かします。そのとき、どちらのノードで実行しているか知る必要はありません。

コンテナのアフィニティ（親密さ）

新しいコンテナを実行したあと、隣に他の名前や ID を持つコンテナを実行できます。例えば、frontend という名前で nginx コンテナを実行します：

$ docker run -d -p 80:80 --name front nginx
 87c4376856a8


$ docker ps
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED                  STATUS              PORTS                           NODE        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（計画）します。

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

$ docker ps
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED                  STATUS              PORTS                           NODE        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      logge

affinity の名前によって、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、ID を使い次のような指定もできます：

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

イメージのアフィニティ（親密さ）

コンテナを起動するとき、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。

$ 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 は 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 run -d --name redis1 -e affinity:image==redis redis
$ docker run -d --name redis2 -e affinity:image==redis redis
$ docker run -d --name redis3 -e affinity:image==redis redis
$ docker run -d --name redis4 -e affinity:image==redis redis
$ docker run -d --name redis5 -e affinity:image==redis redis
$ docker run -d --name redis6 -e affinity:image==redis redis
$ docker run -d --name redis7 -e affinity:image==redis redis
$ docker run -d --name redis8 -e affinity:image==redis redis

$ docker ps
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED                  STATUS              PORTS                           NODE        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 run -d --name redis1 -e affinity:image==06a1f75304ba redis

ラベルのアフィニティ

ラベル・アフィニティによって、コンテナのラベルを使って引き寄せてセットアップできます。例えば、nginx コンテナを com.example.type=frontend ラベルをつけて起動します。

$ docker run -d -p 80:80 --label com.example.type=frontend nginx
87c4376856a8

$ docker ps  --filter "label=com.example.type=front"
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED                  STATUS              PORTS                           NODE        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==fronten ラベルを持つコンテナの隣にスケジュールします。

$ docker run -d -e affinity:com.example.type==frontend logger
 87c4376856a8

$ docker ps
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED                  STATUS              PORTS                           NODE        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。

文法表現

アフィニティや constraint（制約）は、 key と value の組み合わせで表現します。key は英数字のパターンに従います。ただし、先頭はアルファベットかアンダースコアです。

value は次のようなものです：

• 英数字の文字列、ドット、ハイフン、アンダースコア
• 部分一致、例えば abc*
• /regexp/ 形式の正規表現

Go 言語の正規表現文法をサポートしています。

現時点の Swarm は、アフィニティ・constraint で演算子 == と != をサポートしています。

例えば、

• constraint:node==node1 は、ノード node1 にマッチ
• constraint:node!=node1 は、node1 をのぞく全てのノードにマッチ
• constraint:region!=us* は、us が付いているリージョン以外のノードにマッチ
• constraint:node==/node[12]/ は、node1 と node2 にマッチ
• constraint:node==/node\d/ は、node + 10進数の１文字にマッチ
• constraint:node!=/node-[01]/ は、node-0 と node-1 以外の全てのノードにマッチ
• constraint:node!=/foo\[bar\]/ は、foo[var] 以外の全てのノードにマッチ
• constraint:node==/(?i)node1/ は、大文字・小文字を区別しない node1 にマッチします。そのため、NoDe1 や NODE1 もマッチします。

Soft affinities/constrains (ソフトなアフィニティ・制約)

デフォルトでは、アフィニティと制約はハードに強制されるものです。アフィニティや制約がなければ、コンテナはスケジュールされません。Soft affinities/constrains があれば、スケジュールのために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、コンテナをスケジューラのストラテジに従ってコンテナをスケジュールします。

Soft affinities/constrains は ~ を使って表現します。例えば：

$ 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。

ポートフィルタ

この ports フィルタはユニークなリソースだと考えられます。

$ docker run -d -p 80:80 nginx
87c4376856a8

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

Docker クラスタから、パブリックのポート 80 が利用可能なノードを選択し、コンテナの実行をスケジュールします。この例では node-1 が該当します。

他のコンテナでパブリックのポート 80 で起動しようとするなら、既に node-1 は使用中のため、別のノードが選ばれることになります。

$ docker run -d -p 80:80 nginx
963841b138d8

$ docker ps
CONTAINER ID        IMAGE          COMMAND        PORTS                           NODE        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

再び同じコマンドを実行しようとすると、ポート 80 が使えない node-1 や node-2 ではない、node-3 が選ばれます。

$ docker run -d -p 80:80 nginx
963841b138d8

$ docker ps
CONTAINER ID   IMAGE               COMMAND        PORTS                           NODE        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、クラスタ上でポート 80 が利用可能なノードが無くなると、Docker Swam はコンテナの実行を拒否します。

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

ホスト・モードでのポートフィルタ

Docker に --net=host を使ったホスト・モードの実行は、ポートのバインディングができない host モードのため、デフォルトの bridge モードとは異なります。そのため、１つ以上のポート番号を明示する必要があります（ Dockerfile で EXPOSE を使うか、コマンドラインで --expose を使います ）。Swarm は新しいコンテナ向けのノードを選ぶときに host モードのこの情報を使います。

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

$ docker run -d --expose=80 --net=host nginx
640297cb29a7
$ docker run -d --expose=80 --net=host nginx
7ecf562b1b3f
$ docker run -d --expose=80 --net=host nginx
09a92f582bc2

ポートバインドの情報は、docker ps コマンドを通して利用可能です。これは全てのノードが host モードで起動されているからです。

$ docker 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つめのコンテナを準備しようとしても、Swarm は拒否するでしょう。

$  docker 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

そのかわりに、ポート 81 のような、異なったポートをバインドすることはできます。

$  docker run -d -p 81:80 nginx:latest
832f42819adc
$  docker 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

dependency（依存）フィルタ

このフィルタは同じノード上でのコンテナ依存性をスケジュールします。

現時点では、次の依存性を宣言できます：

• ボリューム共有：--volumes-from=dependency
• リンク： --link=dependency:alias
• 共有ネットワーク層：--net=container:dependency

Swarm は同じノード上で依存性のあるコンテナを設置しようとします。もし実行できなそうであれば（依存性のコンテナが存在しなかったり、ノードに十分なリソースが無い場合）、コンテナは作成されません。

可能であれば、複数の依存性を組み合わせることもできます。例えば、--volumes-from=A --net=container:B は、A と B と同じノード上にコンテナを置こうとします。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。

ヘルス・フィルタ

障害が発生しているノードをフィルタします。