中国领先的IT技术网站
|
|

基于kubernetes构建Docker集群管理详解

Kubernetes 是Google开源的容器集群管理系统,基于Docker构建一个容器的调度服务,提供资源调度、均衡容灾、服务注册、动态扩缩容等功能套件,目前最新版本为0.6.2。本文作者详细介绍了如何基于Centos7.0构建Kubernetes平台。

作者:刘天斯来源:刘天斯的博客|2014-12-24 09:35

开发者大赛路演 | 12月16日,技术创新,北京不见不散


前言
Kubernetes 是Google开源的容器集群管理系统,基于Docker构建一个容器的调度服务,提供资源调度、均衡容灾、服务注册、动态扩缩容等功能套件,目前最新版本为0.6.2。本文介绍如何基于Centos7.0构建Kubernetes平台,在正式介绍之前,大家有必要先理解Kubernetes几个核心概念及其承担的功能。以下为Kubernetes的架构设计图:

1. Pods

在Kubernetes系统中,调度的最小颗粒不是单纯的容器,而是抽象成一个Pod,Pod是一个可以被创建、销毁、调度、管理的最小的部署单元。比如一个或一组容器。

2. Replication Controllers

Replication Controller是Kubernetes系统中最有用的功能,实现复制多个Pod副本,往往一个应用需要多个Pod来支撑,并且可以保证其复制的副本数,即使副本所调度分配的主宿机出现异常,通过Replication Controller可以保证在其它主宿机启用同等数量的Pod。Replication Controller可以通过repcon模板来创建多个Pod副本,同样也可以直接复制已存在Pod,需要通过Label selector来关联。

3、Services

Services是Kubernetes最外围的单元,通过虚拟一个访问IP及服务端口,可以访问我们定义好的Pod资源,目前的版本是通过iptables的nat转发来实现,转发的目标端口为Kube_proxy生成的随机端口,目前只提供GOOGLE云上的访问调度,如GCE。如果与我们自建的平台进行整合?请关注下篇《kubernetes与HECD架构的整合》文章。

4、Labels

Labels是用于区分Pod、Service、Replication Controller的key/value键值对,仅使用在Pod、Service、 Replication Controller之间的关系识别,但对这些单元本身进行操作时得使用name标签。

5、Proxy

Proxy不但解决了同一主宿机相同服务端口冲突的问题,还提供了Service转发服务端口对外提供服务的能力,Proxy后端使用了随机、轮循负载均衡算法。

说说个人一点看法,目前Kubernetes 保持一周一小版本、一个月一大版本的节奏,迭代速度极快,同时也带来了不同版本操作方法的差异,另外官网文档更新速度相对滞后及欠缺,给初学者带来一定挑战。在上游接入层官方侧重点还放在GCE(Google Compute Engine)的对接优化,针对个人私有云还未推出一套可行的接入解决方案。在v0.5版本中才引用service代理转发的机制,且是通过iptables来实现,在高并发下性能令人担忧。但作者依然看好Kubernetes未来的发展,至少目前还未看到另外一个成体系、具备良好生态圈的平台,相信在V1.0时就会具备生产环境的服务支撑能力。

一、环境部署

1、平台版本说明

  • Centos7.0 OS
  • Kubernetes V0.6.2
  • etcd version 0.4.6
  • Docker version 1.3.2

2、平台环境说明

3、环境安装

1)系统初始化工作(所有主机)

系统安装-选择[最小化安装]

  # yum -y install wget ntpdate bind-utils
    # wget http://mirror.centos.org/centos/7/extras/x86_64/Packages/epel-release-7-2.noarch.rpm
    # yum update

CentOS 7.0默认使用的是firewall作为防火墙,这里改为iptables防火墙(熟悉度更高,非必须)。

1.1、关闭firewall:

  # yum install iptables-services #安装
    # systemctl start iptables.service #最后重启防火墙使配置生效
    # systemctl enable iptables.service #设置防火墙开机启动

 2)安装Etcd(192.168.1.10主机)

  # mkdir -p /home/install && cd /home/install  
    # wget https://github.com/coreos/etcd/releases/download/v0.4.6/etcd-v0.4.6-linux-amd64.tar.gz  
    # tar -zxvf etcd-v0.4.6-linux-amd64.tar.gz  
    # cd etcd-v0.4.6-linux-amd64  
    # cp etcd* /bin/  
    # /bin/etcd -version  
    etcd version 0.4.6 

启动服务etcd服务,如有提供第三方管理需求,另需在启动参数中添加“-cors='*'”参数。

     # mkdir /data/etcd  
    # /bin/etcd -name etcdserver -peer-addr 192.168.1.10:7001 -addr 192.168.1.10:4001 -data-dir /data/etcd -peer-bind-addr 0.0.0.0:7001 -bind-addr 0.0.0.0:4001 &

配置etcd服务防火墙,其中4001为服务端口,7001为集群数据交互端口。

     # iptables -I INPUT -s 192.168.1.0/24 -p tcp --dport 4001 -j ACCEPT
    # iptables -I INPUT -s 192.168.1.0/24 -p tcp --dport 7001 -j ACCEPT

3)安装Kubernetes(涉及所有Master、Minion主机)

通过yum源方式安装,默认将安装etcd, docker, and cadvisor相关包。

     # curl https://copr.fedoraproject.org/coprs/eparis/kubernetes-epel-7/repo/epel-7/eparis-kubernetes-epel-7-epel-7.repo -o /etc/yum.repos.d/eparis-kubernetes-epel-7-epel-7.repo
    #yum -y install kubernetes

升级至v0.6.2,覆盖bin文件即可,方法如下:

   # mkdir -p /home/install && cd /home/install
    # wget https://github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes/releases/download/v0.6.2/kubernetes.tar.gz
    # tar -zxvf kubernetes.tar.gz
    # tar -zxvf kubernetes/server/kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz
    # cp kubernetes/server/bin/kube* /usr/bin
    

校验安装结果,出版以下信息说明安装正常。

  [root@SN2014-12-200 bin]# /usr/bin/kubectl version
    Client Version: version.Info{Major:"0", Minor:"6+", GitVersion:"v0.6.2", GitCommit:"729fde276613eedcd99ecf5b93f095b8deb64eb4", GitTreeState:"clean"}
    Server Version: &version.Info{Major:"0", Minor:"6+", GitVersion:"v0.6.2", GitCommit:"729fde276613eedcd99ecf5b93f095b8deb64eb4", GitTreeState:"clean"}

4)Kubernetes配置(仅Master主机)

master运行三个组件,包括apiserver、scheduler、controller-manager,相关配置项也只涉及这三块。

4.1、【/etc/kubernetes/config】

  1. # Comma seperated list of nodes in the etcd cluster   
  2. KUBE_ETCD_SERVERS="--etcd_servers=http://192.168.1.10:4001"   
  3.    
  4. # logging to stderr means we get it in the systemd journal   
  5. KUBE_LOGTOSTDERR="--logtostderr=true"   
  6.    
  7. # journal message level, 0 is debug   
  8. KUBE_LOG_LEVEL="--v=0"   
  9.    
  10. # Should this cluster be allowed to run privleged docker containers   
  11. KUBE_ALLOW_PRIV="--allow_privileged=false"    

4.2、【/etc/kubernetes/apiserver】

  1. # The address on the local server to listen to.   
  2. KUBE_API_ADDRESS="--address=0.0.0.0"   
  3.    
  4. # The port on the local server to listen on.   
  5. KUBE_API_PORT="--port=8080"   
  6.    
  7. # How the replication controller and scheduler find the kube-apiserver   
  8. KUBE_MASTER="--master=192.168.1.200:8080"   
  9.    
  10. # Port minions listen on   
  11. KUBELET_PORT="--kubelet_port=10250"   
  12.    
  13. # Address range to use for services   
  14. KUBE_SERVICE_ADDRESSES="--portal_net=10.254.0.0/16"   
  15.    
  16. # Add you own!   
  17. KUBE_API_ARGS=""   

4.3、【/etc/kubernetes/controller-manager】

  1. # Comma seperated list of minions   
  2. KUBELET_ADDRESSES="--machines= 192.168.1.201,192.168.1.202"   
  3.    
  4. # Add you own!   
  5. KUBE_CONTROLLER_MANAGER_ARGS=""   

4.4、【/etc/kubernetes/scheduler】

  1. # Add your own!   
  2. KUBE_SCHEDULER_ARGS=""   

启动master侧相关服务

    # systemctl daemon-reload
    # systemctl start kube-apiserver.service kube-controller-manager.service kube-scheduler.service
    # systemctl enable kube-apiserver.service kube-controller-manager.service kube-scheduler.service

5)Kubernetes配置(仅minion主机)

minion运行两个组件,包括kubelet、proxy,相关配置项也只涉及这两块。

Docker启动脚本更新

# vi /etc/sysconfig/docker

添加:-H tcp://0.0.0.0:2375,最终配置如下,以便以后提供远程API维护。

OPTIONS=--selinux-enabled -H tcp://0.0.0.0:2375 -H fd://

修改minion防火墙配置,通常master找不到minion主机多半是由于端口没有连通。

iptables -I INPUT -s 192.168.1.200 -p tcp --dport 10250 -j ACCEPT

修改kubernetes minion端配置,以192.168.1.201主机为例,其它minion主机同理。

5.1、【/etc/kubernetes/config】

  1. # Comma seperated list of nodes in the etcd cluster   
  2. KUBE_ETCD_SERVERS="--etcd_servers=http://192.168.1.10:4001"   
  3.    
  4. # logging to stderr means we get it in the systemd journal   
  5. KUBE_LOGTOSTDERR="--logtostderr=true"   
  6.    
  7. # journal message level, 0 is debug   
  8. KUBE_LOG_LEVEL="--v=0"   
  9.    
  10. # Should this cluster be allowed to run privleged docker containers   
  11. KUBE_ALLOW_PRIV="--allow_privileged=false"   

5.2、【/etc/kubernetes/kubelet】

  1. ###   
  2. # kubernetes kubelet (minion) config   
  3.    
  4. # The address for the info server to serve on (set to 0.0.0.0 or "" for all interfaces)   
  5. KUBELET_ADDRESS="--address=0.0.0.0"   
  6.    
  7. # The port for the info server to serve on   
  8. KUBELET_PORT="--port=10250"   
  9.    
  10. # You may leave this blank to use the actual hostname   
  11. KUBELET_HOSTNAME="--hostname_override=192.168.1.201"   
  12.    
  13. # Add your own!   
  14. KUBELET_ARGS=""   

5.3、【/etc/kubernetes/proxy】

  1. KUBE_PROXY_ARGS=""   

启动kubernetes服务

  # systemctl daemon-reload
# systemctl enable docker.service kubelet.service kube-proxy.service
# systemctl start docker.service kubelet.service kube-proxy.service

4、校验安装(在master主机操作,或可访问master主机8080端口的client api主机)

1) kubernetes常用命令

  # kubectl get minions    #查查看minion主机
# kubectl get pods    #查看pods清单
# kubectl get services 或 kubectl get services -o json    #查看service清单
# kubectl get replicationControllers    #查看replicationControllers清单
# for i in `kubectl get pod|tail -n +2|awk '{print $1}'`; do kubectl delete pod $i; done    #删除所有pods
    

或者通过Server api for REST方式(推荐,及时性更高):

  # curl -s -L http://192.168.1.200:8080/api/v1beta1/version | python -mjson.tool    #查看kubernetes版本
# curl -s -L http://192.168.1.200:8080/api/v1beta1/pods | python -mjson.tool    #查看pods清单
# curl -s -L http://192.168.1.200:8080/api/v1beta1/replicationControllers | python -mjson.tool    #查看replicationControllers清单
# curl -s -L http://192.168.1.200:8080/api/v1beta1/minions | python -m json.tool    #查查看minion主机
# curl -s -L http://192.168.1.200:8080/api/v1beta1/services | python -m json.tool    #查看service清单

注:在新版kubernetes中,所有的操作命令都整合至kubectl,包括kubecfg、kubectl.sh、kubecfg.sh等

2)创建测试pod单元

# /home/kubermange/pods && cd /home/kubermange/pods

# vi apache-pod.json

  1. {   
  2.   "id""fedoraapache",   
  3.   "kind""Pod",   
  4.   "apiVersion""v1beta1",   
  5.   "desiredState": {   
  6.     "manifest": {   
  7.       "version""v1beta1",   
  8.       "id""fedoraapache",   
  9.       "containers": [{   
  10.         "name""fedoraapache",   
  11.         "image""fedora/apache",   
  12.         "ports": [{   
  13.           "containerPort"80,   
  14.           "hostPort"8080   
  15.         }]   
  16.       }]   
  17.     }   
  18.   },   
  19.   "labels": {   
  20.     "name""fedoraapache"   
  21.   }   
  22. }   

# kubectl create -f apache-pod.json

# kubectl get pod

  NAME                IMAGE(S)            HOST                LABELS              STATUS
fedoraapache        fedora/apache       192.168.1.202/      name=fedoraapache   Running

启动浏览器访问http://192.168.1.202:8080/,对应的服务端口切记在iptables中已添加。效果图如下:

观察kubernetes在etcd中的数据存储结构

观察单个pods的数据存储结构,以json的格式存储。

二、实战操作

任务:通过Kubernetes创建一个LNMP架构的服务集群,以及观察其负载均衡,涉及镜像“yorko/webserver”已经push至registry.hub.docker.com,大家可以通过“docker pull yorko/webserver”下载。

    # mkdir -p /home/kubermange/replication && mkdir -p /home/kubermange/service
    # cd /home/kubermange/replication

1、 创建一个replication ,本例直接在replication模板中创建pod并复制,也可独立创建pod再通过replication来复制。

【replication/lnmp-replication.json】

  1. {   
  2.   "id""webserverController",   
  3.   "kind""ReplicationController",   
  4.   "apiVersion""v1beta1",   
  5.   "labels": {"name""webserver"},   
  6.   "desiredState": {   
  7.     "replicas"2,   
  8.     "replicaSelector": {"name""webserver_pod"},   
  9.     "podTemplate": {   
  10.       "desiredState": {   
  11.          "manifest": {   
  12.            "version""v1beta1",   
  13.            "id""webserver",   
  14.            "volumes": [   
  15.              {"name":"httpconf""source":{"hostDir":{"path":"/etc/httpd/conf"}}},   
  16.              {"name":"httpconfd""source":{"hostDir":{"path":"/etc/httpd/conf.d"}}},   
  17.              {"name":"httproot""source":{"hostDir":{"path":"/data"}}}   
  18.             ],   
  19.            "containers": [{   
  20.              "name""webserver",   
  21.              "image""yorko/webserver",   
  22.              "command": ["/bin/sh""-c""/usr/bin/supervisord -c /etc/supervisord.conf"],   
  23.              "volumeMounts": [   
  24.                {"name":"httpconf""mountPath":"/etc/httpd/conf"},   
  25.                {"name":"httpconfd""mountPath":"/etc/httpd/conf.d"},   
  26.                {"name":"httproot""mountPath":"/data"}   
  27.               ],   
  28.              "cpu"100,   
  29.              "memory"50000000,   
  30.              "ports": [{   
  31.                "containerPort"80,   
  32.              },{   
  33.                "containerPort"22,   
  34.             }]   
  35.            }]   
  36.          }   
  37.        },   
  38.        "labels": {"name""webserver_pod"},   
  39.       },   
  40.   }   
  41. }   

执行创建命令

#kubectl create -f lnmp-replication.json

观察生成的pod副本清单:

[root@SN2014-12-200 replication]# kubectl get pod

  NAME                                   IMAGE(S)            HOST                LABELS               STATUS
84150ab7-89f8-11e4-970d-000c292f1620   yorko/webserver     192.168.1.202/      name=webserver_pod   Running
84154ed5-89f8-11e4-970d-000c292f1620   yorko/webserver     192.168.1.201/      name=webserver_pod   Running
840beb1b-89f8-11e4-970d-000c292f1620   yorko/webserver     192.168.1.202/      name=webserver_pod   Running
84152d93-89f8-11e4-970d-000c292f1620   yorko/webserver     192.168.1.202/      name=webserver_pod   Running
840db120-89f8-11e4-970d-000c292f1620   yorko/webserver     192.168.1.201/      name=webserver_pod   Running
8413b4f3-89f8-11e4-970d-000c292f1620   yorko/webserver     192.168.1.201/      name=webserver_pod   Running

2、创建一个service,通过selector指定 "name": "webserver_pod"与pods关联。

【service/lnmp-service.json】

  1. {   
  2.   "id""webserver",   
  3.   "kind""Service",   
  4.   "apiVersion""v1beta1",   
  5.   "selector": {   
  6.     "name""webserver_pod",   
  7.   },   
  8.   "protocol""TCP",   
  9.   "containerPort"80,   
  10.   "port"8080   
  11. }   

执行创建命令:

# kubectl create -f lnmp-service.json

登录minion主机(192.168.1.201),查询主宿机生成的iptables转发规则(最后一行)

# iptables -nvL -t nat

  Chain KUBE-PROXY (2 references)
pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination        
    2   120 REDIRECT   tcp  --  *      *       0.0.0.0/0            10.254.102.162       /* kubernetes */ tcp dpt:443 redir ports 47700
    1    60 REDIRECT   tcp  --  *      *       0.0.0.0/0            10.254.28.74         /* kubernetes-ro */ tcp dpt:80 redir ports 60099
    0     0 REDIRECT   tcp  --  *      *       0.0.0.0/0            10.254.216.51        /* webserver */ tcp dpt:8080 redir ports 40689

访问测试,http://192.168.1.201:40689/info.php,刷新浏览器发现proxy后端的变化,默认为随机轮循算法。

三、测试过程

1、pods自动复制、销毁测试,观察kubernetes自动保持副本数(6份)

删除replicationcontrollers中一个副本fedoraapache

[root@SN2014-12-200 pods]# kubectl delete pods fedoraapache

I1219 23:59:39.305730 9516 restclient.go:133] Waiting for completion of operation 142530

fedoraapache

  [root@SN2014-12-200 pods]# kubectl get pods
NAME                                   IMAGE(S)            HOST                LABELS              STATUS
5d70892e-8794-11e4-970d-000c292f1620   fedora/apache       192.168.1.201/      name=fedoraapache   Running
5d715e56-8794-11e4-970d-000c292f1620   fedora/apache       192.168.1.202/      name=fedoraapache   Running
5d717f8d-8794-11e4-970d-000c292f1620   fedora/apache       192.168.1.202/      name=fedoraapache   Running
5d71c584-8794-11e4-970d-000c292f1620   fedora/apache       192.168.1.201/      name=fedoraapache   Running
5d71a494-8794-11e4-970d-000c292f1620   fedora/apache       192.168.1.202/      name=fedoraapache   Running

#自动生成出一个副本,保持6份的效果

  [root@SN2014-12-200 pods]# kubectl get pods
NAME                                   IMAGE(S)            HOST                LABELS              STATUS
5d717f8d-8794-11e4-970d-000c292f1620   fedora/apache       192.168.1.202/      name=fedoraapache   Running
5d71c584-8794-11e4-970d-000c292f1620   fedora/apache       192.168.1.201/      name=fedoraapache   Running
5d71a494-8794-11e4-970d-000c292f1620   fedora/apache       192.168.1.202/      name=fedoraapache   Running
2a8fb993-8798-11e4-970d-000c292f1620   fedora/apache       192.168.1.201/      name=fedoraapache   Running
5d70892e-8794-11e4-970d-000c292f1620   fedora/apache       192.168.1.201/      name=fedoraapache   Running
5d715e56-8794-11e4-970d-000c292f1620   fedora/apache       192.168.1.202/      name=fedoraapache   Running

2、测试不同角色模块中的hostPort

1)pod中hostPort为空,而replicationcontrollers为指定端 口,则异常;两侧都指定端口,相同或不同时都异常;pod的hostport为指定,另replicationcon为空,则正常;pod的 hostport为空,另replicationcon为空,则正常;结论是在replicationcontrollers场景不能指定 hostport,否则异常,待持续测试。

2)结论:在replicationcontronllers.json 中,"replicaSelector": {"name": "webserver_pod"}要与"labels": {"name": "webserver_pod"}以及service中的"selector": {"name": "webserver_pod"}保持一致;

请关注下篇《kubernetes与HECD架构的整合》,近期推出。

参考文献:

https://github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes/blob/master/docs/getting-started-guides/fedora/fedora_manual_config.md

https://github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes/blob/master/DESIGN.md

http://www.infoq.com/cn/articles/Kubernetes-system-architecture-introduction

作者简介:

刘天斯,目前就职于腾讯-互动娱乐部(高级工程师),曾就职于天涯社区,担任架构师/系统管理员,热衷开源技术的研究,包括系统架构、运维开发、负载均衡、缓存技术、数据库、分布式存储及云计算等领域,擅长大规模集群的运维工作。关注互联网技术发展动向,努力紧靠技术前沿。充当一名普通的传播者和分享者。 著有《python自动化运维:技术与实践》、《Docker技术与实践》(预计2015年5月出版)。

原文出自:http://blog.liuts.com/post/247/

【编辑推荐】

  1. 在Docker容器之间拷贝数据:原理与操作示例
  2. Docker简单的使用命令汇总整理
  3. IBM 和 Docker 宣布建立战略伙伴关系
  4. Tes Global 工程师总结的24条 Docker 实用建议
  5. Docker中基于已执行操作的container镜像启动另一个container
【责任编辑:Ophira TEL:(010)68476606】

点赞 0
分享:
大家都在看
猜你喜欢

读 书 +更多

黑客入侵的主动防御

本书是一本非常全面地讲述黑客入侵主动防御技术的网络安全工具书。本书的重点是介绍黑客的攻击手段和提供相应的主动防御保护措施,在组织结...

订阅51CTO邮刊

点击这里查看样刊

订阅51CTO邮刊
× 51CTO学院双十二活动