擁抱云原生，如何將開源項(xiàng)目用K8S部署？

作者： 阿丸筆記 2020-12-22 07:42:05

開發(fā)

前端

云原生 本文將重點(diǎn)分享阿里開源項(xiàng)目otter適配k8s部署的改造過程，其中的改造過程和技巧應(yīng)該適用于將大多數(shù)開源項(xiàng)目改造到k8s進(jìn)行部署。

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 k8s以及云原生相關(guān)概念近年來一直比較火熱，阿丸最近搞了個相關(guān)項(xiàng)目，小結(jié)一下。

本文將重點(diǎn)分享阿里開源項(xiàng)目otter適配k8s部署的改造過程，其中的改造過程和技巧應(yīng)該適用于將大多數(shù)開源項(xiàng)目改造到k8s進(jìn)行部署。

1.背景

otter是阿里開源的分布式數(shù)據(jù)庫同步系統(tǒng)，基于數(shù)據(jù)庫增量日志解析，并準(zhǔn)實(shí)時同步到本機(jī)房或異地機(jī)房的mysql/oracle數(shù)據(jù)庫(相關(guān)內(nèi)容可以參考https://github.com/alibaba/otter，本文不做過多贅述)。

為了充分利用物理資源、快速擴(kuò)容同步節(jié)點(diǎn)、擁抱云原生，決定使用k8s部署otter。

otter的項(xiàng)目整體上自成一體，出于改造成本考慮，盡量在項(xiàng)目已有基礎(chǔ)上，做一些適配，不改動源代碼。

本文將重點(diǎn)分享對于otter適配k8s部署的改造過程，有不當(dāng)之處，還請多多指教。

涉及到幾個核心內(nèi)容：

• otter基本架構(gòu)
• dockerfile編寫
• deployment編寫
• 啟動腳本改造
• K8s中固定ip/port訪問

2.otter的基本架構(gòu)

典型管理系統(tǒng)架構(gòu)，manager(web管理)+node(工作節(jié)點(diǎn))

• manager運(yùn)行時推送同步配置到node節(jié)點(diǎn)
• node節(jié)點(diǎn)將同步狀態(tài)反饋到manager上
• 基于zookeeper，解決分布式狀態(tài)調(diào)度的，允許多node節(jié)點(diǎn)之間協(xié)同工作
• 基于Canal開源產(chǎn)品，獲取數(shù)據(jù)庫增量日志數(shù)據(jù)。當(dāng)然，otter采用了canal的嵌入式模式，不是獨(dú)立的canal節(jié)點(diǎn)。

基于以上部署架構(gòu)，我們只需要將otter-manager和otter-node部署到k8s上。

尤其是otter-node，需要利用k8s實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)快速水平擴(kuò)展、計算性能彈性擴(kuò)縮容。

2.Dockerfile編寫

2.1 otter-manager的Dockerfile

otter-manager比較簡單，包括幾個步驟：

• 使用一個centos的基礎(chǔ)鏡像
• 設(shè)置時區(qū)
• 創(chuàng)建目錄
• 拷貝下載好的manager.deployer-4.2.18到指定目錄
• 使用啟動startup-new.sh腳本啟動(這里對原本的啟動腳本做了一些改造，后文進(jìn)行詳述)

具體如下所示：

2.2 otter-node的Dockerfile

otter-node稍微有所不同，根據(jù)官方文檔說明，需要安裝aria2來做文件傳輸。

注意注意，由于aria2安裝非常慢，因此，我們需要先安裝aria2作為一個新的基礎(chǔ)鏡像，然后在新的基礎(chǔ)鏡像上構(gòu)建otter-node鏡像，能大大提高后續(xù)鏡像構(gòu)建速度。

新的基礎(chǔ)鏡像如下，命名為 registry.xxx.com/xxx/otter-node-base:1.0。

然后在此基礎(chǔ)上構(gòu)建新的otter-node鏡像。

注意，otter-node的配置方式比較特殊，需要先在otter-admin上獲取一個nid，然后才能運(yùn)行一個otter-node。

所以，我們在dockerfile中以ARG 聲明一個nid，然后在后續(xù)構(gòu)建鏡像的時候，通過 --docker-arg 傳入nid具體的值。

當(dāng)然，如果把nid看作一個配置文件的話，也可以用下文提到的ConfigMap的形式在Deployment中掛載進(jìn)去

3.Deployment編寫

什么是Deployment?

• k8s的一個Deployment控制器為 Pods 和 ReplicaSets 提供聲明式的更新能力。我們通過編寫Deployment描述期望的目標(biāo)狀態(tài)，然后 Deployment 控制器更改Pods或者ReplicaSets的實(shí)際狀態(tài)， 使其變?yōu)槠谕麪顟B(tài)。

具體關(guān)于Deployment的知識不展開說明，可以參考k8s官方文檔。

我們需要部署測試環(huán)境與生產(chǎn)環(huán)境兩套集群，而無論是otter-manager還是otter-node，都依賴于讀取 conf/otter.properties 作為配置。

因此，我們需要根據(jù)環(huán)境，修改不同的otter.properties。

那么，對于k8s部署來說，可以采用同一份鏡像，然后在不同環(huán)境(k8s的不同namespace)中將otter.properties作為ConfigMap寫入，最后通過volume的形式掛載到pod的指定路徑上。

這里對幾個名詞做簡單介紹，詳細(xì)內(nèi)容可以參考k8s官方文檔。

• ConfigMap：一種 API 對象，用來將非機(jī)密性的數(shù)據(jù)保存到鍵值對中。使用時，Pods可以將其用作環(huán)境變量、命令行參數(shù)或者存儲卷中的配置文件。(如果想存儲的數(shù)據(jù)是機(jī)密的，可以使用 Secret，而不是ConfigMap)
• Volume：卷的核心是包含一些數(shù)據(jù)的一個目錄，Pod 中的容器可以訪問該目錄。所采用的特定的卷類型將決定該目錄如何形成的、使用何種介質(zhì)保存數(shù)據(jù)以及目錄中存放 的內(nèi)容。使用卷時, 在 .spec.volumes 字段中設(shè)置為 Pod 提供的卷，并在 .spec.containers[*].volumeMounts 字段中聲明卷在容器中的掛載位置。

所以，首先在指定環(huán)境(namespace中)創(chuàng)建configmap，以otter.properties作為key，以文件內(nèi)容作為value。

具體命令如下

kubectl create configmap otter-manager-dev-config --from-file=otter.properties=conf/otter-dev.properties -n otter-system

• 在namespace為otter-system中創(chuàng)建一個名字為otter-manager-dev-config的ConfigMap，其中，以otter.properties作為key，以文件內(nèi)容作為value。

產(chǎn)生的ConfigMap如下圖所示

最后，將這個ConfigMap在Deployment中用volume進(jìn)行引用，然后通過volumeMounts掛載到指定目錄，Deployment具體如下所示。

這里需要特別注意volumeMounts的路徑覆蓋問題，需要在volumeMounts中配置subPath為具體文件名。

4.啟動腳本改造

Otter包括兩個部分，管理控制臺manager和工作運(yùn)行節(jié)點(diǎn)node，正常情況下都是用各自的啟動腳本startup.sh啟動的。

為了適配k8s，我們需要對啟動腳本做改造，本文以otter-manager的啟動腳本為例，otter-node也是類似。

將啟動腳本startup.sh改造為 startup-moon.sh，重點(diǎn)解決兩個問題

• 前臺進(jìn)程保持運(yùn)行
• jvm參數(shù)自定義改造

4.1 前臺進(jìn)程保持運(yùn)行

由于容器中用entrypoint啟動的進(jìn)程為1號進(jìn)程，一旦1號進(jìn)程執(zhí)行結(jié)束，容器就會退出了。

而原本的startup.sh中，用java啟動后，使用 “&” 將java進(jìn)程轉(zhuǎn)換為后臺進(jìn)程，所以startup.sh作為1號進(jìn)程會很快執(zhí)行結(jié)束，容器就會自動退出了。

所以我們需要將1號進(jìn)程保持住，不要退出。

這里考慮了兩個方案：

• Startup.sh腳本中增加一個前臺進(jìn)程進(jìn)行保持，比如 tail -f /dev/null 命令
• 將“&”去掉，讓java啟動后就作為前臺進(jìn)程一直保持

后來考慮了一下，還是選擇了方案二。主要原因是為了利用pod自動重啟的特性。

如果Java進(jìn)程意外退出了，那么方案二就能使得1號進(jìn)程也結(jié)束，然后pod就能自動重啟了。而方案一的話，由于startup.sh腳本仍然在執(zhí)行tail，所以即使java進(jìn)程退出，1號進(jìn)程也不會結(jié)束。

具體修改如下：

最終pod中的進(jìn)程如圖所示

• 1號進(jìn)程是啟動腳本
• 1號進(jìn)程的子進(jìn)程是otter的java應(yīng)用進(jìn)程(前臺進(jìn)程)

4.2 虛擬機(jī)大小自定義配置

由于otter項(xiàng)目中，將jvm的啟動參數(shù)配置在了start.sh中，不方便進(jìn)行手動配置。

因此，將start.sh的配置jvm參數(shù)的邏輯注釋掉，采用自己配置的環(huán)境變量JAVA_OPTIONS進(jìn)行注入。

這個環(huán)境變量的注入方式也比較簡單，就是在Deployment中的env配置的(藍(lán)色框部分)，方便以后手動修改jvm參數(shù)大小而不用修改鏡像。

5.k8s上固定IP/Port訪問

otter-node的部署中，有個比較特殊的地方。

不同于普通的微服務(wù)的無狀態(tài)擴(kuò)展，otter-node的部署必須指定nid、ip、port，這種設(shè)計據(jù)說是為解決單機(jī)部署多實(shí)例而設(shè)計的，允許單機(jī)多node指定不同的端口(具體可以參考官方wiki，https://github.com/alibaba/otter/wiki/Node_Quickstart，這里不展開說明)。

還是直接看看如何在k8s上進(jìn)行適配吧。

這里采用了k8s的NodePort進(jìn)行處理。

NodePort 服務(wù)是引導(dǎo)外部流量到你的服務(wù)的最原始方式。NodePort，正如這個名字所示，在所有節(jié)點(diǎn)(虛擬機(jī))上開放一個特定端口，任何發(fā)送到該端口的流量都被轉(zhuǎn)發(fā)到對應(yīng)服務(wù)。如下圖所示。

在上面的配置中，可以使用IP1:3000 或者 IP2:3000 或者 IP3:3000 訪問service。

當(dāng)然，為了保證不綁定特定KVM的IP，我們在前面掛一個SLB服務(wù)，通過訪問SLB的 虛擬IP:PORT 的形式訪問。

對于otter部署來說，otter-manager需要兩組 IP:PORT、每個node需要三組 IP:PORT。

注意，由于otter部署中，每個node需要暴露的port都是不同的，所以每次新增一個otter-node，都需要新增三組 IP:PORT。

我們以otter-node為例，來看下NodePort類型的Service的yml文件吧。

• kind為service
• type為NodePort
• 配置了三組端口。port/targetport都是應(yīng)用暴露端口，而nodePort是對外訪問端口。

6.總結(jié)

經(jīng)過這樣的改造，我們就能用k8s的部署otter-manager和otter-node了，并且能夠快速擴(kuò)容節(jié)點(diǎn)、彈性使用機(jī)器資源。

我們回顧一下其中的關(guān)鍵問題和技巧：

• Dockerfile編寫中，可以把環(huán)境相關(guān)依賴打成一個新的基礎(chǔ)鏡像，提高后續(xù)應(yīng)用鏡像的構(gòu)建速度。
• Dockerfile中，可以通過ARG定義一些構(gòu)建過程中的變量，進(jìn)行替換。
• 對于不同環(huán)境的配置文件，可以在不同環(huán)境(k8s的namespace)下配置不同的ConfigMap，然后在Deployment文件中通過volumeMounts的方式掛載進(jìn)去。
• 對于后臺進(jìn)程，需要改造為前臺進(jìn)程使得pod能夠保持
• 對于一些特定的環(huán)境變量，可以在Deployment中通過env進(jìn)行傳入。

其他開源項(xiàng)目如果有需要上k8s的，這些技巧應(yīng)該都能用上。

當(dāng)前名稱：擁抱云原生，如何將開源項(xiàng)目用k8s部署？
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