构建一个高可用及自动发现的Docker基础架构-HECD[原创] 不指定

刘天斯 , 2014/10/19 23:36 , Docker , 评论(24) , 阅读(71491) , Via 本站原创 | |

        Docker的生态日趋成熟,开源社区也不断孵化出优秀的周边项目,覆盖网络、监控、维护、部署、开发等方面。帮助开发、运维人员快速构建、运营Docker服务环境,其中也不乏有大公司的影子,如Google、IBM、Redhat,甚至微软也宣称后续将提供Docker在Windows平台的支持。Docker的发展前景一片大好。但在企业当中,如何选择适合自己的Docker构建方案?可选的方案有kubernetes与CoreOS(都已整合各类组件),另外一种方案为Haproxy+etcd+confd,采用松散式的组织结构,但各个组件之间的通讯是非常严密的,且扩展性更强,定制也更加灵活。下面详细介绍如何使用Haproxy+etcd+confd构建一个高可用及自动发现的Docker基础架构。
一、架构优势
        约定由Haproxy+etcd+confd+Docker构建的基础服务平台简称“HECD” 架构,整合了多种开源组件,看似松散的结构,事实上已经是一个有机的整体,它们互相联系、互相作用,是Docker生态圈中最理想的组合之一,具有以下优势:
      自动、实时发现及无感知服务刷新;
      支持任意多台Docker主宿机;
      支持多种APP接入且打散至不分主宿机;
      采用Etcd存储信息,集群支持可靠性高;
      采用Confd配置引擎,支持各类接入层,如Nginx;
      支持负载均衡、故障迁移;
      具备资源弹性,伸缩自如(通过生成、销毁容器实现);

二、架构说明
        在HECD架构中,首先管理员操作Docker Client,除了提交容器(Container)启动与停止指令外,还通过REST-API方式向Etcd(K/V)存储组件注册容器信息,包括容器名称、主宿机IP、映射端口等。Confd配置组件会定时查询Etcd组件获取最新的容器信息,根据定义好的配置模板生成Haproxy配置文件Haproxy.cfg,并且自动reload haproxy服务。用户在访问业务服务时,完全没有感知后端APP的上线、下线、切换及迁移,达到了自动发现、高可用的目的。详细架构图见图1-1。
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图1-1 平台架构图


        为了方便大家理解各组件间的关系,通过图1-2进行架构流程梳理,首先管理员通过Shell或api操作容器,下一步将容器信息注册到Etcd组件,Confd组件会定时查询Etcd,获取已经注册到Etcd中容器信息,最后通过Confd的模板引擎生成Haproxy配置,整个流程结束。
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图1-2架构流程图


        了解架构流程后,我们逐一对流程中各组件进行详细介绍。
1、Etcd介绍
        Etcd是一个高可用的 Key/Value 存储系统,主要用于分享配置和服务发现。
          简单:支持 curl 方式的用户 API (HTTP+JSON)
          安全:可选 SSL 客户端证书认证
          快速:单实例可达每秒 1000 次写操作
          可靠:使用 Raft 实现分布式
2、Confd介绍
        Confd是一个轻量级的配置管理工具。通过查询Etcd,结合配置模板引擎,保持本地配置最新,同时具备定期探测机制,配置变更自动reload。
3、Haproxy介绍
        HAProxy是提供高可用性、负载均衡以及基于TCP和HTTP应用的代理,支持虚拟主机,它是免费、快速并且可靠的一种解决方案。(来源百科)

三、架构部署
        平台环境基于Centos6.5+Docker1.2构建,其中Etcd的版本为etcd version 0.5.0-alpha,Confd版本为confd 0.6.2,Haproxy版本为HA-Proxy version 1.4.24。下面对平台的运行环境、安装部署、组件说明等进行详细说明,环境设备角色表如下:
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1、组件安装
    1.1 Docker安装
        SSH终端登录192.168.1.22服务器,执行以下命令:

    1.2 Haproxy、confd安装
        SSH终端登录192.168.1.20服务器,执行以下命令:

    1.3 Etcd(v0.4.6)安装
        SSH终端登录192.168.1.21服务器,执行以下命令:

2、组件配置
    2.1 Etcd配置
        由于etcd是一个轻量级的K/V存储平台,启动时指定相关参数即可,无需配置。

        由于etcd具备多机支持,参数“-peer-addr”指定与其它节点通讯的地址;参数“-addr”指定服务监听地址;参数“-data-dir”为指定数据存储目录。
        由于etcd是通过REST-API方式进行交互,常见操作如下:
    1) 设置(set) key操作

    2) 获取(get) key信息

    3) 删除key信息

    更多操作API见https://github.com/coreos/etcd/blob/master/Documentation/api.md。

2.2 Confd+Haproxy配置
        由于Haproxy的配置文件是由Confd组件生成,要求Confd务必要与haproxy安装在同一台主机上,Confd的配置有两种,一种为Confd资源配置文件,默认路径为“/etc/confd/conf.d”目录,另一种为配置模板文件,默认路径为“/etc/confd/templates”。具体配置如下:
创建配置文件目录
# mkdir -p /etc/confd/{conf.d,templates}
(1)配置资源文件
        详细见以下配置文件,其中“src”为指定模板文件名称(默认到路径/etc/confd/templates中查找);“dest”指定生成的Haproxy配置文件路径;“keys”指定关联Etcd中key的URI列表;“reload_cmd”指定服务重载的命令,本例中配置成haproxy的reload命令。
【/etc/confd/conf.d/ haproxy.toml】

(2)配置模板文件
        Confd模板引擎采用了Go语言的文本模板,更多见http://golang.org/pkg/text/template/,具备简单的逻辑语法,包括循环体、处理函数等,本示例的模板文件如下,通过range循环输出Key及Value信息。
【/etc/confd/templates/haproxy.cfg.tmpl】

(3)模板引擎说明
        本小节详细说明Confd模板引擎基础语法与示例,下面为示例用到的KEY信息。

1、base
    作为path.Base函数的别名,获取路径最后一段。
{{ with get "/app/servers/prickly_blackwell"}}
    server {{base .Key}} {{.Value}} check
{{end}}

2、get
    返回一对匹配的KV,找不到则返回错误。
{{with get "/app/servers/prickly_blackwell"}}
    key: {{.Key}}
    value: {{.Value}}
{{end}}

3、gets
    返回所有匹配的KV,找不到则返回错误。
{{range gets "/app/servers/*"}}
    {{.Key}} {{.Value}}
     {{end}}

4、getv
    返回一个匹配key的字符串型Value,找不到则返回错误。
{{getv "/app/servers/cocky_morse"}}

5、getvs
    返回所有匹配key的字符串型Value,找不到则返回错误。
        {{range getvs "/app/servers/*"}}
           value: {{.}}
        {{end}}

6、split
    对输入的字符串做split处理,即将字符串按指定分隔符拆分成数组。
        {{ $url := split (getv "/app/servers/cocky_morse") ":" }}
          host: {{index $url 0}}
          port: {{index $url 1}}

7、ls
    返回所有的字符串型子key,找不到则返回错误。
{{range ls "/app/servers/"}}
   subkey: {{.}}
{{end}}

8、lsdir
    返回所有的字符串型子目录,找不到则返回一个空列表。
{{range lsdir "/app/"}}
   subdir: {{.}}
{{end}}

(4)启动confd及haproxy服务
        下面为启动Confd服务命令行,参数“interval”为指定探测etcd的频率,单位为秒,参数“-node”为指定etcd监听服务主地址,以便获取容器信息。

3、容器配置
        前面HECD架构说明内容,有讲到容器的操作会即时注册到etcd组件中,是通过curl命令进行REST-API方式提交的,下面详细介绍通过SHELL及Python-api两种方式的实现方法,支持容器启动、停止的联动。

    3.1、SHELL实现方法
        实现的原理是通过获取“Docker run ***”命令输出的Container ID,通过“docker inspect Container ID”得到详细的容器信息,分析出容器服务映射的外部端口及容器名称,将以“/app/servers/容器名称”作为Key,“主宿机: 映射端口”作为Value注册到etcd中。其中Key信息前缀(/app/servers)与“/etc/confd/conf.d/haproxy.toml”中的keys参数是保持一致的。
【docker.sh】

docker.sh使用方法:
    1) 启动一个容器
    # ./docker.sh run yorko/webserver:v3(镜像)
    2) 停止一个容器
    # ./docker.sh stop berserk_hopper(容器名)

3.2、Docker-py API实现方法
        通过Python语言调用Docker-py的API实现容器的远程操作(创建、运行、停止),并结合python-etcd模块对etcd进行操作(set、delete),达到与SHELL方式一样的效果,很明显,Docker-py方式更加容易扩展,可以无缝与现有运营平台对接。
        为兼顾到远程API支持,需对docker启动文件“exec”处进行修改,详细见如下:
# vi /etc/init.d/docker

启动容器的程序如下:
【docker_run.py】

停止容器的程序如下:
【docker_stop.py】

注意:
        由于容器是无状态的,尽量让其以松散的形式存在,映射端口选项要求使用“-P”参数,即使用随机端口的模式,减少人手干预。

四、业务上线
        HECD架构已部署完毕,接下来就是让其为我们服务,案例中使用的镜像“yorko/webserver:v3”为已经构建好的LAMP平台。类似的镜像也可以在docker-pub中下载到,开始跑起,运行dockery.sh创建两个容器:

        访问Haproxy监控地址:http://192.168.1.20/admin-status,刚创建的容器已经添加到haproxy中,见图1-3。
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图1-3 Haproxy监控后台截图


        1)观察Haproxy的配置文件(更新部分):

        2)访问php测试文件http://192.168.1.20/info.php
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图1-4 php测试文件截图


        从图1-4可以看出,获取的服务器端IP为容器本身的IP地址(172.17.0.11),在System环境变量处输出容器名为“598cf10a50a2”的信息。

参考:
http://ox86.tumblr.com/post/90554410668/easy-scaling-with-docker-haproxy-and-confd
https://github.com/AVGP/forrest/blob/master/forrest.sh
tiger
2014/10/23 16:59
你好,非常感谢那么好的文章啊,请问下我如何添加多个docker宿主机呢?谢谢
刘天斯 回复于 2014/10/23 17:35
在新增的主宿机设置运行docker.sh即可,不过业务通过修改“ETCD_PREFIX="app/servers"”来区分。
LeoLiuYan
2014/10/21 17:45
安装etcd 0.5.0-alpha的时候,build不成功,下载etcd-0.4.6可以搞定;另外在etcd-0.4.6启动的时候要加上-name参数。最后文章写的非常棒!多谢博主的无私分享
刘天斯 回复于 2014/10/21 18:13
赞一个!
sany Email
2014/10/21 16:47
刘大师,你好
请问你有没有组织关于Docker的培训课程,我想参加
刘天斯 回复于 2014/10/21 20:26
https://github.com/yorkoliu/training
云飞 Email Homepage
2014/10/21 13:43
请问下,这个配置中etcd有做跨机房部署吗?跨机房的效果如何呢?
刘天斯 回复于 2014/10/21 14:13
etcd是一个高性能的K/V系统,如作为Docker发现应用,存储数据极小,只要网络不丢包,完全可以支持。
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