Installation et création du cluster

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Objectifs du chapitre

• Initialiser un cluster Swarm
• Ajouter des nœuds managers et workers
• Gérer les nœuds du cluster
• Configurer Docker Desktop pour Swarm

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1 - Prérequis

Configuration requise

Élément	Minimum	Recommandé
Docker Engine	1.12+	Latest stable
RAM par nœud	2 Go	4 Go+
CPU par nœud	1 core	2+ cores
Réseau	100 Mbps	1 Gbps

Ports à ouvrir

# Sur tous les nœuds du cluster
# TCP 2377 : Management du cluster
# TCP/UDP 7946 : Communication entre nœuds
# UDP 4789 : Overlay network

# Avec UFW (Ubuntu)
sudo ufw allow 2377/tcp
sudo ufw allow 7946/tcp
sudo ufw allow 7946/udp
sudo ufw allow 4789/udp

# Avec firewalld (CentOS/RHEL)
sudo firewall-cmd --permanent --add-port=2377/tcp
sudo firewall-cmd --permanent --add-port=7946/tcp
sudo firewall-cmd --permanent --add-port=7946/udp
sudo firewall-cmd --permanent --add-port=4789/udp
sudo firewall-cmd --reload

Vérifier Docker

# Vérifier l'installation Docker
docker --version
docker info

# Vérifier que le mode Swarm est disponible
docker swarm --help

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2 - Initialiser le cluster

Sur le premier manager

# Initialisation simple
docker swarm init

# Avec une IP spécifique (recommandé)
docker swarm init --advertise-addr 192.168.1.10

# Avec un port personnalisé
docker swarm init --advertise-addr 192.168.1.10:2377

Sortie de l'initialisation

Swarm initialized: current node (abc123def456) is now a manager.

To add a worker to this swarm, run the following command:

    docker swarm join --token SWMTKN-1-xxx-yyy 192.168.1.10:2377

To add a manager to this swarm, run 'docker swarm join-token manager'
and follow the instructions.

Vérifier l'état

# État du Swarm
docker info | grep -A 10 Swarm

# Lister les nœuds
docker node ls

# Résultat
ID                           HOSTNAME   STATUS    AVAILABILITY   MANAGER STATUS
abc123def456 *               manager1   Ready     Active         Leader

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3 - Ajouter des nœuds

Récupérer les tokens

# Token pour ajouter un worker
docker swarm join-token worker

# Token pour ajouter un manager
docker swarm join-token manager

# Afficher uniquement le token (pour scripts)
docker swarm join-token -q worker
docker swarm join-token -q manager

Ajouter un worker

Sur le serveur worker :

# Rejoindre comme worker
docker swarm join --token SWMTKN-1-xxx-worker 192.168.1.10:2377

# Résultat
This node joined a swarm as a worker.

Ajouter un manager

Sur le serveur manager :

# Rejoindre comme manager
docker swarm join --token SWMTKN-1-xxx-manager 192.168.1.10:2377

# Résultat
This node joined a swarm as a manager.

Vérifier le cluster

# Sur un manager
docker node ls

# Résultat
ID                           HOSTNAME   STATUS    AVAILABILITY   MANAGER STATUS
abc123def456 *               manager1   Ready     Active         Leader
ghi789jkl012                 manager2   Ready     Active         Reachable
mno345pqr678                 manager3   Ready     Active         Reachable
stu901vwx234                 worker1    Ready     Active
yza567bcd890                 worker2    Ready     Active

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4 - Gestion des nœuds

Promouvoir un worker en manager

# Promouvoir
docker node promote worker1

# Équivalent
docker node update --role manager worker1

Rétrograder un manager en worker

# Rétrograder
docker node demote manager3

# Équivalent
docker node update --role worker manager3

Mettre un nœud en maintenance

# Drainer un nœud (les tâches sont déplacées)
docker node update --availability drain worker1

# Mettre en pause (pas de nouvelles tâches)
docker node update --availability pause worker1

# Réactiver
docker node update --availability active worker1

Supprimer un nœud

# Sur le nœud à supprimer
docker swarm leave

# Forcer (si manager ou si problème)
docker swarm leave --force

# Sur un manager : supprimer le nœud de la liste
docker node rm worker1

# Forcer la suppression
docker node rm --force worker1

Inspecter un nœud

# Informations détaillées
docker node inspect worker1

# Format spécifique
docker node inspect --format '{{.Status.Addr}}' worker1
docker node inspect --format '{{.Spec.Role}}' worker1

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5 - Labels sur les nœuds

Ajouter des labels

# Ajouter un label
docker node update --label-add env=production worker1
docker node update --label-add zone=eu-west-1 worker1
docker node update --label-add type=gpu worker2

# Plusieurs labels
docker node update \
  --label-add env=production \
  --label-add tier=frontend \
  worker1

Voir les labels

# Voir les labels d'un nœud
docker node inspect --format '{{.Spec.Labels}}' worker1

# Format plus lisible
docker node inspect worker1 --format '{{json .Spec.Labels}}' | jq

Utiliser les labels pour le placement

# Déployer uniquement sur les nœuds de production
docker service create \
  --name web \
  --constraint 'node.labels.env==production' \
  nginx

# Déployer sur les nœuds GPU
docker service create \
  --name ml-model \
  --constraint 'node.labels.type==gpu' \
  tensorflow/tensorflow

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6 - Sécurité du cluster

Rotation des tokens

# Changer le token worker
docker swarm join-token --rotate worker

# Changer le token manager
docker swarm join-token --rotate manager

Rotation des certificats

# Forcer la rotation des certificats
docker swarm ca --rotate

# Définir la période de rotation (90 jours par défaut)
docker swarm update --cert-expiry 720h

Verrouiller le cluster (autolock)

# Activer l'autolock
docker swarm update --autolock=true

# Sauvegarder la clé de déverrouillage !
# To unlock a swarm manager after it restarts, run:
#     docker swarm unlock

# Déverrouiller après un redémarrage
docker swarm unlock

# Voir la clé actuelle
docker swarm unlock-key

# Changer la clé
docker swarm unlock-key --rotate

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7 - Configuration avec Docker Desktop

Windows/macOS

Docker Desktop inclut un Swarm single-node :

# Initialiser Swarm (single-node)
docker swarm init

# C'est tout ! Vous pouvez utiliser les services
docker service create --name web -p 80:80 nginx

Swarm multi-nœuds avec Docker Machine (legacy)

# Créer des machines virtuelles
docker-machine create manager1
docker-machine create worker1
docker-machine create worker2

# Se connecter au manager
eval $(docker-machine env manager1)

# Initialiser le swarm
docker swarm init --advertise-addr $(docker-machine ip manager1)

Alternative : Multipass ou Vagrant

# Avec Multipass (Ubuntu)
multipass launch --name manager1
multipass launch --name worker1
multipass launch --name worker2

# Installer Docker sur chaque VM
multipass exec manager1 -- bash -c "curl -fsSL https://get.docker.com | sh"

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8 - Play with Docker (apprentissage)

Environnement gratuit en ligne

Visitez labs.play-with-docker.com pour un environnement Swarm gratuit :

# Créer 3 instances (bouton "Add new instance")
# Sur la première instance :
docker swarm init --advertise-addr eth0

# Copier la commande join et l'exécuter sur les autres instances

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9 - Haute disponibilité des managers

Architecture recommandée

                    Production Setup
┌────────────────────────────────────────────────────┐
│                                                    │
│   Manager 1        Manager 2        Manager 3     │
│   (Leader)        (Reachable)      (Reachable)    │
│   ┌──────┐         ┌──────┐         ┌──────┐      │
│   │ Raft │◄───────▶│ Raft │◄───────▶│ Raft │      │
│   └──────┘         └──────┘         └──────┘      │
│                                                    │
│   Zone A           Zone B           Zone C        │
│                                                    │
├────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                    │
│   Worker 1    Worker 2    Worker 3    Worker N    │
│   ┌──────┐    ┌──────┐    ┌──────┐    ┌──────┐    │
│   │      │    │      │    │      │    │      │    │
│   └──────┘    └──────┘    └──────┘    └──────┘    │
│                                                    │
└────────────────────────────────────────────────────┘

Répartition géographique

# Manager 1 - Zone A
docker node update --label-add zone=a manager1

# Manager 2 - Zone B
docker node update --label-add zone=b manager2

# Manager 3 - Zone C
docker node update --label-add zone=c manager3

Récupération après perte de quorum

# Si vous perdez le quorum (plus de la moitié des managers)
# Sur un manager survivant :
docker swarm init --force-new-cluster --advertise-addr <IP>

# Attention : cela crée un nouveau cluster avec ce seul manager
# Vous devrez ré-ajouter les autres managers

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10 - Commandes de diagnostic

État du cluster

# Vue d'ensemble
docker info

# Nœuds
docker node ls

# Services
docker service ls

# Stacks
docker stack ls

Logs système

# Logs du daemon Docker (Linux)
sudo journalctl -u docker.service -f

# Événements Swarm
docker events --filter type=node
docker events --filter type=service

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Résumé des commandes

Commande	Description
docker swarm init	Initialiser un cluster
docker swarm join	Rejoindre un cluster
docker swarm leave	Quitter le cluster
docker swarm join-token	Afficher les tokens
docker node ls	Lister les nœuds
docker node promote	Promouvoir en manager
docker node demote	Rétrograder en worker
docker node update	Modifier un nœud
docker node rm	Supprimer un nœud

Points clés

• docker swarm init crée le cluster et le premier manager
• Les tokens permettent de rejoindre comme worker ou manager
• Utilisez 3 ou 5 managers pour la haute disponibilité
• Les labels permettent de cibler le placement des services

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Exercices pratiques

1. Initialisez un cluster Swarm sur votre machine
2. Créez un cluster multi-nœuds avec Play with Docker
3. Ajoutez des labels à vos nœuds
4. Testez la promotion/rétrogradation d'un nœud

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