在Docker容器技术火热发展的今天,如何将分布在不同物理机上的Docker容器组织、管理、调度起来成为一个急需解决的问题,Kubernetes正是解决这个问题的最佳实践。Kubernetes是一个开源的系统,可以自动部署,扩展和管理运行在Docker容器中的应用程序。Kubernetes可以根据应用程序对资源的需求在集群中创建相应的容器,在容器中启动程序,同时借助于网络插件在不同物理机的容器之间建立通信链接。基于Kubernetes,可以非常便利的将运行在容器中的大数据程序部署和管理起来。
简介
Kubernetes原型是Google内部的产品,具有15年产品负载管理的经验,目前是开源系统中Docker容器管理最成熟的产品,可以支持管理1000个节点,运行30000个Pods,在单个节点上,kubelet可支持100个Pods。Kubernetes按组管理容器,这样可以按照逻辑单元组织应用程序,使得应用程序易于管理。同时支持水平扩展,可以增加和减少大数据计算节点的规模。Kubernetes本身不管理容器网络,容器网络需要依赖于第三方网络插件来建立,比如Flannel和Weave。
表1.Kubernetes相关的术语
Kubernetes架构
Kubernetes本身也是一个分布式系统,采用mast-slave模式运行在物理机上,Node节点上必须装有Docker用于启动容器。其架构如图1所示:
-
Master节点上主要运行Kubernetes API Server,Scheduler,Controller manager这几个组件,负责接收Node节点的连接,从Node节点收集资源,调度Pod,通知Node创建Pod, 管理ReplicationController,提供REST接口等。
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Node节点上主要运行kubelet和kube-proxy组件。kubelet负责管理容器,kube-proxy负责网络代理和负载均衡。
图1. Kubernetes 架构
Weave(容器间网络支持)
Weave在每个Docker物理机上都启动了一个特殊的route容器,不同的宿主机上的route容器连接起来,route拦截所有普通容器的ip请求,通过UDP包发送到其它宿主机上的容器,这样在不同物理机上的容器端就可以看到一个扁平的网络。通过weave创建的overlay网络同时支持tcp通信和udp通信。
图2. Weave示意图
1.安装Weave
$ curl -L git.io/weave -o /usr/local/bin/weave
$ chmod +x /usr/local/bin/weave
$ weave setup
从Weave网站下载的Weave的binary是个脚本文件,执行weave setup会下载weave使用的几个Docker镜像,weave也是以docker镜像的形式发布产品包,没有提供rpm安装包:
docker.io/weaveworks/weave
docker.io/weaveworks/weaveexec
docker.io/weaveworks/plugin
docker.io/weaveworks/weavedb
2.建立Weave overlayye
$ weave launch-proxy --rewrite-inspect --without-dns --no-detect-tls
$ weave launch-router
$ weave launch-router $(weave master host name)
此外,如果需要Docker 容器中的进程访问其它物理机,需要将Docker host expose到weave网络中($ weave expose)。 比如将HDFS这种基础服务直接装在物理机上,这样在容器中启动的大数据应用就需要访问物理机上的HDFS端口,如果不将物理机加入到weave网络中,那么容器中将无法访问物理机上的服务端口。该命令会输出一个虚拟IP,作为物理机在overlay网络中的IP地址。
3.验证容器间的网络
$ docker run -ti --rm -v /opt/netserver:/opt/netserver -v /usr/sbin/ifconfig:/usr/sbin/ifconfig rhel /bin/sh
sh-4.2# ifconfig ethwe
ethwe: flags=4163
mtu 1410
inet 10.32.0.2 netmask 255.240.0.0 broadcast 0.0.0.0
inet6 fe80::34ee:70ff:fe7d:e533 prefixlen 64 scopeid 0x20
ether 36:ee:70:7d:e5:33 txqueuelen 0 (Ethernet)
RX packets 13 bytes 830 (830.0 B)
RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0
TX packets 8 bytes 620 (620.0 B)
TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0
sh-4.2# /opt/netserver
Starting netserver with host 'IN(6)ADDR_ANY' port '12865' and family AF_UNSPEC
$ docker run -ti --rm -v /opt/netperf:/opt/netperf -v /usr/sbin/ifconfig:/usr/sbin/ifconfig rhel /bin/sh
sh-4.2# ifconfig ethwe
ethwe: flags=4163
mtu 1410
inet 10.44.0.2 netmask 255.240.0.0 broadcast 0.0.0.0
inet6 fe80::b460:77ff:fe81:1f5d prefixlen 64 scopeid 0x20
ether b6:60:77:81:1f:5d txqueuelen 0 (Ethernet)
RX packets 8 bytes 592 (592.0 B)
RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0
TX packets 7 bytes 550 (550.0 B)
TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0
TCP_STREAM 类型测试:
sh-4.2# /opt/netperf -H 10.32.0.2 -l 10 -t TCP_STREAM
MIGRATED TCP STREAM TEST from 0.0.0.0 (0.0.0.0) port 0 AF_INET to 10.32.0.2 () port 0 AF_INET
Recv Send Send
Socket Socket Message Elapsed
Size Size Size Time Throughput
bytes bytes bytes secs. 10^6bits/sec
87380 16384 16384 10.32 90.63
UDP_STREAM类型测试:
sh-4.2# /opt/netperf -H 10.32.0.2 -l 10 -t UDP_STREAM
MIGRATED UDP STREAM TEST from 0.0.0.0 (0.0.0.0) port 0 AF_INET to 10.32.0.2 () port 0 AF_INET
Socket Message Elapsed Messages
Size Size Time Okay Errors Throughput
bytes bytes secs # # 10^6bits/sec
212992 65507 10.00 509277 0 26688.73
212992 10.00 2475 129.70
经笔者测试,目前只有Weave支持容器间UDP网络通信,其它插件Flannel,OpenVSwitch以及Calico均不支持。
部署Kubernetes环境
本文以Linux RedHat操作系统为例,来说明如何安装和部署Kubernetes集群。其中最关键的一点就是将Weave集成到kubelet中,这样Kubernetes启动容器的时候就会分配Weave网络地址。要做到这一点,需要在kubelet配置文件中指定docker-endpoint 为Weave的socket /var/run/weave/weave.sock。
1.在所有节点上安装Kubernetes和etcd:
$ yum install kubernetes etcd
2.确保所有节点上Docker service已经启动:
$ systemctl start docker
3.在Kubernetes master 节点上,更改下列配置文件:
a). /etc/etcd/etcd.conf:
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="http://kube01:2379"
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="http://kube01:2379"
b). /etc/kubernetes/config
KUBE_ALLOW_PRIV="--allow-privileged=true"
KUBE_MASTER="--master=http://kube01:8080"
c). /etc/kubernetes/apiserver
KUBE_API_ADDRESS="--insecure-bind-address=0.0.0.0"
KUBE_ETCD_SERVERS="--etcd-servers=http://kube01:2379"
KUBE_ADMISSION_CONTROL="--admission-control=NamespaceLifecycle,NamespaceExists,LimitRanger,SecurityContextDeny,ResourceQuota"
d). /etc/kubernetes/kubelet: (这里将master也用作slave node)
KUBELET_ADDRESS="--address=0.0.0.0"
KUBELET_HOSTNAME="--hostname-override=kube01"
KUBELET_API_SERVER="--api-servers=http://kube01:8080"
KUBELET_ARGS="--docker-endpoint=unix:///var/run/weave/weave.sock"
4.启动Kubernetes master:
# systemctl start etcd kube-apiserver kube-controller-manager kube-scheduler kube-proxy kubelet
5.在kubernetes node节点,更改下列配置文件:
a). /etc/kubernetes/config
KUBE_ALLOW_PRIV="--allow-privileged=true"
KUBE_MASTER="--master=http://kube01:8080"
b). /etc/kubernetes/kubelet
KUBELET_ADDRESS="--address=0.0.0.0"
KUBELET_HOSTNAME="--hostname-override=kube02"
KUBELET_API_SERVER="--api-servers=http://kube01:8080"
KUBELET_ARGS="--docker-endpoint=unix:///var/run/weave/weave.sock"
6.启动Kubernetes node:
$ systemctl start kube-proxy kubelet
7.检查Kubernetes 集群状态:
$ kubectl get nodes
NAME LABELS STATUS AGE
kube02 kubernetes.io/hostname=kube02 Ready 13m
kube01 kubernetes.io/hostname=kube01 Ready 16m
8.启动Kubernetes Dashboard模块:
最开始Kubernetes的WEB模块叫做kube-ui,是一个只读的UI,目前发展到Kubernetes Dashboard,可以查看和修改,以及从WEB上提交YAML文件。
Kubernetes Dashboard需要使用”kube-system”的namespace,如果没有该namespace,那么需要先创建该namespace。
apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
name: kube-system
然后创建Kubernetes Dashboard模块:
$kubectl create -f https://rawgit.com/kubernetes/dashboard/master/src/deploy/kubernetes-dashboard.yaml
deployment "kubernetes-dashboard" created
You have exposed your service on an external port on all nodes in your
cluster. If you want to expose this service to the external internet, you may
need to set up firewall rules for the service port(s) (tcp:32283) to serve traffic.
See http://releases.k8s.io/release-1.2/docs/user-guide/services-firewalls.md for more details.
service "kubernetes-dashboard" created
Kubernetes Dashboard 会启动一个gcr.io/google_containers/kubernetes-dashboard-amd64:v1.1.0的Docker容器,该容器需要访问Kubernetes master的8080端口,一般情况下,该容器会被调度到任意主机上启动,所以需要把该yaml文件下载下来并手工指定apiserver-host配置。创建后访问任意Node的32283端口即可访问Kubernetes dashboard(如图3所示)。
图3. Kubernetes Dashboard.
至此,我们完成了Kubernetes集群的安装部署,并且解决了Docker容器在不同物理机间的网络支持问题,接下来将给大家介绍如何在当前Kubernetes环境中部署IBM Spectrum Symphony集群。
部署集群
IBM Spectrum Symphony是一款大数据和高性能分析的产品。它一方面实现了对所有Hadoop接口的完全兼容,另一方面提供了自己的API,使得高性能分析应用很容易在几千台机器上动态地运行。
1.首先编译Symphony的docker镜像(sym712):
$ docker build –t sym712 –f Dockerfile ./
Dockerfile内容如下:
FROM rhel
MAINTAINER Jin Ming Lv
# Add user 'egoadmin' & install ssh-server and other basic tools
RUN useradd -m egoadmin \
&& echo "egoadmin:egoadmin" | chpasswd \
&& echo "egoadmin ALL=(ALL) NOPASSWD: ALL" >> /etc/sudoers \
&& echo -e "[base] \nname=CentOS-7 - Base - centos.com\nbaseurl=http://mirror.centos.org/centos/7/os/\$basearch/\ngpgcheck=1\ngpgkey=http://mirror.centos.org/centos/RPM-GPG-KEY-CentOS-7" > /etc/yum.repos.d/CentOS7-Base.repo \
&& yum clean all \
&& yum install -y openssh-server which net-tools sudo wget hostname tar openssh-clients gettext iputils \
&& sed -i 's/UsePAM yes/UsePAM no/g' /etc/ssh/sshd_config \
&& ssh-keygen -t rsa -f /etc/ssh/ssh_host_rsa_key \
&& ssh-keygen -t ecdsa -f /etc/ssh/ssh_host_ecdsa_key \
&& ssh-keygen -t dsa -f /etc/ssh/ssh_host_ed25519_key \
&& mkdir /var/run/sshd
ADD platform_sym_adv_entitlement.dat /opt/platform_sym_adv_entitlement.dat
# Download & Install Symphony package
RUN wget --no-check-certificate -O /opt/symsetup_linux-x86_64.bin https://lweb.eng.platformlab.ibm.com/engr/pcc/release_eng/work/sym/sym_mainline/last/symsetup7.1.2.0_x86_64.bin \
&& export CLUSTERADMIN=egoadmin \
&& export CLUSTERNAME=symphony712 \
&& export DERBY_DB_HOST=localhost \
&& export BASEPORT=17869 \
&& export SIMPLIFIEDWEM=Y \
&& chmod +x /opt/* \
&& /opt/symsetup_linux-x86_64.bin --quiet --force \
&& rm -f /opt/*.bin
USER egoadmin
2.启动Symphony Master节点,用Replication Controller定义一个Symphony Master容器。用Replication Controller而不用Pod定义容器的好处在于Kubernetes会保证有一个Symphony master的容器存在,即便容器所在的物理机宕机。同时我们指定master容器需要使用的内存和CPU大小。
kind: ReplicationController
apiVersion: v1
metadata:
name: sym-master
spec:
replicas: 1
selector:
component: sym-master
template:
metadata:
labels:
component: sym-master
spec:
containers:
- name: sym-master
image: sym712
command: ["/bin/sh", "-c", "source /opt/ibm/platform/profile.platform; egoconfig join `hostname` -f; egoconfig setentitlement /opt/platform_sym_adv_entitlement.dat; egosh ego start; sudo /usr/sbin/sshd -D"]
resources:
requests:
cpu: 100m
memory: 4096M
limits:
memory: 8192M
调用Kubernetes命令创建Symphony master容器。
$ kubectl create -f /tmp/sym_master.yaml
replicationcontroller "sym-master" created
$ kubectl get rc
NAME DESIRED CURRENT AGE
sym-master 1 1 10s
查看master 容器已经启动。
$ kubectl get pod
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
sym-master-04yws 1/1 Running 0 1m
3.container启动之后,在master节点上我们需要获得master节点的IP地址和hostname,用于在compute节点中指定此集群的master。
# kubectl get pods
NAME READY STATUS RESTARTS AGE