基于Kubernetes构建Docker集群管理详解
from： 基于Kubernetes構建Docker集群管理詳解
Kubernetes是Google開源的容器集群管理系統，基于Docker構建一個容器的調度服務，提供資源調度、均衡容災、服務注冊、動態擴縮容等功能套件，目前最新版本為0.6.2。本文介紹如何基于CentOS7.0構建Kubernetes平臺。
在正式介紹之前，大家有必要先理解Kubernetes幾個核心概念及其承擔的功能。以下為Kubernetes的架構設計圖：
1. Pods
在Kubernetes系統中，調度的最小顆粒不是單純的容器，而是抽象成一個Pod，Pod是一個可以被創建、銷毀、調度、管理的最小的部署單元。比如一個或一組容器。
2. Replication Controllers
Replication Controller是Kubernetes系統中最有用的功能，實現復制多個Pod副本，往往一個應用需要多個Pod來支撐，并且可以保證其復制的副本數，即使副本所調度分配的宿主機出現異常，通過Replication Controller可以保證在其它主宿機啟用同等數量的Pod。Replication Controller可以通過repcon模板來創建多個Pod副本，同樣也可以直接復制已存在Pod，需要通過Label selector來關聯。
3. Services
Services是Kubernetes最外圍的單元，通過虛擬一個訪問IP及服務端口，可以訪問我們定義好的Pod資源，目前的版本是通過iptables的nat轉發來實現，轉發的目標端口為Kube_proxy生成的隨機端口，目前只提供GOOGLE云上的訪問調度，如GCE。如果與我們自建的平臺進行整合？請關注下篇《kubernetes與HECD架構的整合》文章。
4. Labels
Labels是用于區分Pod、Service、Replication Controller的key/value鍵值對，僅使用在Pod、Service、Replication Controller之間的關系識別，但對這些單元本身進行操作時得使用name標簽。
5. Proxy
Proxy不但解決了同一主宿機相同服務端口沖突的問題，還提供了Service轉發服務端口對外提供服務的能力，Proxy后端使用了隨機、輪循負載均衡算法。
說說個人一點看法，目前Kubernetes 保持一周一小版本、一個月一大版本的節奏，迭代速度極快，同時也帶來了不同版本操作方法的差異，另外官網文檔更新速度相對滯后及欠缺，給初學者帶來一定挑戰。在上游接入層官方側重點還放在GCE（Google Compute Engine）的對接優化，針對個人私有云還未推出一套可行的接入解決方案。在v0.5版本中才引用service代理轉發的機制，且是通過iptables來實現，在高并發下性能令人擔憂。但作者依然看好Kubernetes未來的發展，至少目前還未看到另外一個成體系、具備良好生態圈的平臺，相信在V1.0時就會具備生產環境的服務支撐能力。
一、環境部署
1. 平臺版本說明
2. 平臺環境說明
3. 環境安裝
1）系統初始化工作（所有主機）
系統安裝-選擇[最小化安裝]
# wget?http://mirror.centos.org/centos/7/extras/x86_64/Packages/epel-release-7-2.noarch.rpm
# yum update
CentOS 7.0默認使用的是firewall作為防火墻，這里改為iptables防火墻（熟悉度更高，非必須）。
1.1 關閉firewall：1.1、關閉firewall：
# systemctl stop firewalld.service #停止firewall# systemctl disable firewalld.service #禁止firewall開機啟動
1.2 安裝iptables防火墻
# yum install iptables-services #安裝# systemctl start iptables.service #最后重啟防火墻使配置生效
# systemctl enable iptables.service #設置防火墻開機啟動
2）安裝Etcd（192.168.1.10主機）
# 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?
啟動服務etcd服務，如有提供第三方管理需求，另需在啟動參數中添加“-cors='*'”參數。
# 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服務防火墻，其中4001為服務端口，7001為集群數據交互端口。
# 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）安裝Kubernetes（涉及所有Master、Minion主機）
通過yum源方式安裝，默認將安裝etcd, docker, and cadvisor相關包。
# 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
升級至v0.6.2，覆蓋bin文件即可，方法如下：
# mkdir -p /home/install && cd /home/install# wgethttps://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
校驗安裝結果，出版以下信息說明安裝正常。
[root@SN2014-12-200 bin]# /usr/bin/kubectl versionClient 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（僅Master主機）
master運行三個組件,包括apiserver、scheduler、controller-manager，相關配置項也只涉及這三塊。
4.1【/etc/kubernetes/config】
# Comma seperated list of nodes in the etcd cluster ?KUBE_ETCD_SERVERS="--etcd_servers=http://192.168.1.10:4001" ?
# logging to stderr means we get it in the systemd journal ?
KUBE_LOGTOSTDERR="--logtostderr=true" ?
# journal message level, 0 is debug ?
KUBE_LOG_LEVEL="--v=0" ?
# Should this cluster be allowed to run privleged docker containers ?
KUBE_ALLOW_PRIV="--allow_privileged=false" ?
4.2【/etc/kubernetes/apiserver】
# The address on the local server to listen to. ?KUBE_API_ADDRESS="--address=0.0.0.0" ?
# The port on the local server to listen on. ?
KUBE_API_PORT="--port=8080" ?
# How the replication controller and scheduler find the kube-apiserver ?
KUBE_MASTER="--master=192.168.1.200:8080" ?
# Port minions listen on ?
KUBELET_PORT="--kubelet_port=10250" ?
# Address range to use for services ?
KUBE_SERVICE_ADDRESSES="--portal_net=10.254.0.0/16" ?
# Add you own! ?
KUBE_API_ARGS=""
4.3【/etc/kubernetes/controller-manager】
# Comma seperated list of minions ?
KUBELET_ADDRESSES="--machines= 192.168.1.201,192.168.1.202" ?
# Add you own! ?
KUBE_CONTROLLER_MANAGER_ARGS="" ?
4.4【/etc/kubernetes/scheduler】
# Add your own! ?
KUBE_SCHEDULER_ARGS="" ?
啟動master側相關服務
# 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（僅minion主機）
minion運行兩個組件,包括kubelet、proxy，相關配置項也只涉及這兩塊。
Docker啟動腳本更新
# vi /etc/sysconfig/docker添加：-H tcp://0.0.0.0:2375，最終配置如下，以便以后提供遠程API維護。
OPTIONS=--selinux-enabled -H tcp://0.0.0.0:2375 -H fd://修改minion防火墻配置，通常master找不到minion主機多半是由于端口沒有連通。
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主機為例，其它minion主機同理。
5.1【/etc/kubernetes/config】
# Comma seperated list of nodes in the etcd cluster ?KUBE_ETCD_SERVERS="--etcd_servers=http://192.168.1.10:4001" ?
# logging to stderr means we get it in the systemd journal ?
KUBE_LOGTOSTDERR="--logtostderr=true" ?
# journal message level, 0 is debug ?
KUBE_LOG_LEVEL="--v=0" ?
# Should this cluster be allowed to run privleged docker containers ?
KUBE_ALLOW_PRIV="--allow_privileged=false" ?
5.2【/etc/kubernetes/kubelet】
### ?# kubernetes kubelet (minion) config ?
# The address for the info server to serve on (set to 0.0.0.0 or "" for all interfaces) ?
KUBELET_ADDRESS="--address=0.0.0.0" ?
# The port for the info server to serve on ?
KUBELET_PORT="--port=10250" ?
# You may leave this blank to use the actual hostname ?
KUBELET_HOSTNAME="--hostname_override=192.168.1.201" ?
# Add your own! ?
KUBELET_ARGS="" ?
5.3【/etc/kubernetes/proxy】
KUBE_PROXY_ARGS="" ?
啟動kubernetes服務
# systemctl daemon-reload# systemctl enable docker.service kubelet.service kube-proxy.service
# systemctl start docker.service kubelet.service kube-proxy.service
3.校驗安裝(在master主機操作，或可訪問master主機8080端口的client api主機)
1) kubernetes常用命令
# kubectl get minions ? ?#查查看minion主機# kubectl get pods ? ?#查看pods清單
# kubectl get services 或 kubectl get services -o json ? ?#查看service清單
# kubectl get replicationControllers ? ?#查看replicationControllers清單
# for i in `kubectl get pod|tail -n +2|awk '{print $1}'`; do kubectl delete pod $i; done ? ?#刪除所有pods
或者通過Server api for REST方式（推薦，及時性更高）：
# 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清單
# curl -s -L?http://192.168.1.200:8080/api/v1beta1/replicationControllers?| python -mjson.tool ? ?#查看replicationControllers清單
# curl -s -L?http://192.168.1.200:8080/api/v1beta1/minions?| python -m json.tool ? ?#查查看minion主機
# curl -s -L?http://192.168.1.200:8080/api/v1beta1/services?| python -m json.tool ? ?#查看service清單
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）創建測試pod單元
# /home/kubermange/pods && cd /home/kubermange/pods
# vi apache-pod.json
{ ?? "id": "fedoraapache", ?
? "kind": "Pod", ?
? "apiVersion": "v1beta1", ?
? "desiredState": { ?
? ? "manifest": { ?
? ? ? "version": "v1beta1", ?
? ? ? "id": "fedoraapache", ?
? ? ? "containers": [{ ?
? ? ? ? "name": "fedoraapache", ?
? ? ? ? "image": "fedora/apache", ?
? ? ? ? "ports": [{ ?
? ? ? ? ? "containerPort": 80, ?
? ? ? ? ? "hostPort": 8080 ?
? ? ? ? }] ?
? ? ? }] ?
? ? } ?
? }, ?
? "labels": { ?
? ? "name": "fedoraapache" ?
? } ?
} ?
# kubectl create -f apache-pod.json
# kubectl get pod
NAME ? ? ? ? ? ? ? ?IMAGE(S) ? ? ? ? ? ?HOST ? ? ? ? ? ? ? ?LABELS ? ? ? ? ? ? ?STATUSfedoraapache ? ? ? ?fedora/apache ? ? ? 192.168.1.202/ ? ? ?name=fedoraapache ? Running
啟動瀏覽器訪問http://192.168.1.202:8080/，對應的服務端口切記在iptables中已添加。效果圖如下：
觀察kubernetes在etcd中的數據存儲結構
觀察單個pods的數據存儲結構，以json的格式存儲。
二、實戰操作
任務：通過Kubernetes創建一個LNMP架構的服務集群，以及觀察其負載均衡，涉及鏡像“yorko/webserver”已經push至registry.hub.docker.com，大家可以通過“docker pull yorko/webserver”下載。
# mkdir -p /home/kubermange/replication && mkdir -p /home/kubermange/service# cd /home/kubermange/replication?
1. 創建一個replication，本例直接在replication模板中創建pod并復制，也可獨立創建pod再通過replication來復制。
【replication/lnmp-replication.json】
{ ?? "id": "webserverController", ?
? "kind": "ReplicationController", ?
? "apiVersion": "v1beta1", ?
? "labels": {"name": "webserver"}, ?
? "desiredState": { ?
? ? "replicas": 2, ?
? ? "replicaSelector": {"name": "webserver_pod"}, ?
? ? "podTemplate": { ?
? ? ? "desiredState": { ?
? ? ? ? ?"manifest": { ?
? ? ? ? ? ?"version": "v1beta1", ?
? ? ? ? ? ?"id": "webserver", ?
? ? ? ? ? ?"volumes": [ ?
? ? ? ? ? ? ?{"name":"httpconf", "source":{"hostDir":{"path":"/etc/httpd/conf"}}}, ?
? ? ? ? ? ? ?{"name":"httpconfd", "source":{"hostDir":{"path":"/etc/httpd/conf.d"}}}, ?
? ? ? ? ? ? ?{"name":"httproot", "source":{"hostDir":{"path":"/data"}}} ?
? ? ? ? ? ? ], ?
? ? ? ? ? ?"containers": [{ ?
? ? ? ? ? ? ?"name": "webserver", ?
? ? ? ? ? ? ?"image": "yorko/webserver", ?
? ? ? ? ? ? ?"command": ["/bin/sh", "-c", "/usr/bin/supervisord -c /etc/supervisord.conf"], ?
? ? ? ? ? ? ?"volumeMounts": [ ?
? ? ? ? ? ? ? ?{"name":"httpconf", "mountPath":"/etc/httpd/conf"}, ?
? ? ? ? ? ? ? ?{"name":"httpconfd", "mountPath":"/etc/httpd/conf.d"}, ?
? ? ? ? ? ? ? ?{"name":"httproot", "mountPath":"/data"} ?
? ? ? ? ? ? ? ], ?
? ? ? ? ? ? ?"cpu": 100, ?
? ? ? ? ? ? ?"memory": 50000000, ?
? ? ? ? ? ? ?"ports": [{ ?
? ? ? ? ? ? ? ?"containerPort": 80, ?
? ? ? ? ? ? ?},{ ?
? ? ? ? ? ? ? ?"containerPort": 22, ?
? ? ? ? ? ? }] ?
? ? ? ? ? ?}] ?
? ? ? ? ?} ?
? ? ? ?}, ?
? ? ? ?"labels": {"name": "webserver_pod"}, ?
? ? ? }, ?
? } ?
} ?
執行創建命令
#kubectl create -f lnmp-replication.json
觀察生成的pod副本清單：
[root@SN2014-12-200 replication]# kubectl get pod
NAME ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? IMAGE(S) ? ? ? ? ? ?HOST ? ? ? ? ? ? ? ?LABELS ? ? ? ? ? ? ? STATUS84150ab7-89f8-11e4-970d-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.創建一個service，通過selector指定 "name": "webserver_pod"與pods關聯。
【service/lnmp-service.json】
{ ?? "id": "webserver", ?
? "kind": "Service", ?
? "apiVersion": "v1beta1", ?
? "selector": { ?
? ? "name": "webserver_pod", ?
? }, ?
? "protocol": "TCP", ?
? "containerPort": 80, ?
? "port": 8080 ?
} ?
執行創建命令：
# kubectl create -f lnmp-service.json
登錄minion主機（192.168.1.201），查詢主宿機生成的iptables轉發規則（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
訪問測試，http://192.168.1.201:40689/info.php，刷新瀏覽器發現proxy后端的變化，默認為隨機輪循算法。
三、測試過程
1.pods自動復制、銷毀測試，觀察Kubernetes自動保持副本數（6份）
刪除replicationcontrollers中一個副本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 ? ? ? ? ? ? ?STATUS5d70892e-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
#自動生成出一個副本，保持6份的效果
[root@SN2014-12-200 pods]# kubectl get pods
NAME ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? IMAGE(S) ? ? ? ? ? ?HOST ? ? ? ? ? ? ? ?LABELS ? ? ? ? ? ? ?STATUS5d717f8d-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.測試不同角色模塊中的hostPort
1）pod中hostPort為空，而replicationcontrollers為指定端口，則異常；兩側都指定端口，相同或不同時都異常；pod的hostport為指定，另replicationcon為空，則正常；pod的hostport為空，另replicationcon為空，則正常；結論是在replicationcontrollers場景不能指定hostport，否則異常，待持續測試。
2）結論：在replicationcontronllers.json中，"replicaSelector": {"name": "webserver_pod"}要與"labels": {"name": "webserver_pod"}以及service中的"selector": {"name": "webserver_pod"｝保持一致；
下篇文章中，劉天斯計劃介紹《Kubernetes與HECD架構的整合》，敬請期待！
參考文獻：
Kubernetes?fedora_manual_config.md
kubernetes/DESIGN.md
Kubernetes系統架構簡介
總結
以上是生活随笔為你收集整理的基于Kubernetes构建Docker集群管理详解的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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