运维进行时

一、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
    1）Centos7.0 OS
    2）Kubernetes V0.6.2
    3）etcd version 0.4.6
    4）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]
    
    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：
    
    1.2、安装iptables防火墙
    
    2）安装Etcd（192.168.1.10主机）
    
    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。
    
    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。
  

    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。
    
    升级至v0.6.2，覆盖bin文件即可，方法如下：
    
    校验安装结果，出版以下信息说明安装正常。
    
    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】
# 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=""
    启动master侧相关服务
    
    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】
# 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=""
启动kubernetes服务
    
3、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
    
    或者通过Server api for REST方式（推荐，及时性更高）：
    
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
{   "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

    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。
    
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】
{   "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"},       },   } }
    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

2、创建一个service，通过selector指定 "name": "webserver_pod"与pods关联。
【service/lnmp-service.json】
{   "id": "webserver",   "kind": "Service",   "apiVersion": "v1beta1",   "selector": {     "name": "webserver_pod",   },   "protocol": "TCP",   "containerPort": 80,   "port": 8080 }
    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

    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

#自动生成出一个副本，保持6份的效果

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

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