猪八戒网DevOps容器云与流水线

Posted 2021-04-16 分布式实验室

Kubernetes已经成为容器集群管理领域的事实标准，如何将传统应用迁移到Kubernetes，让中小企业也能轻松实现容器化是大家关注的热点。 本次将分享猪八戒网是如何实现项目容器化与CI/CD，以及在容器化实践过程中遇到的问题和解决方案。

项目容器化改造

猪八戒网是一家成立有12年的互联网公司，历史包袱较多，最初以php语言为主，前几年在微服务化的趋势下，进行了SOA微服务化的改造，逐渐转向了以Java和Node.js为主的技术形态，公司从14年开始进行容器的研究与实践，于16年以Kubernetes为编排平台，将业务容器运行于生产环境中。

也得益于这些改造，推动了项目容器化的进展。初期Kubernetes对有状态应用的支持不是很好，想要顺利的迁移到Kubernetes平台，需要完成业务项目的无状态化，有状态的数据向外迁移，我们在微服务转型的过程中，打造了统一的配置中心，CacheCloud集群，数据库集群，消息队列等等，将与业务无关的中间件独立出来，做到项目容器可随时重启，迁移，伸缩等。

我们也为业务项目打造了统一的标准容器运行环境，为了做到与项目之前在虚拟机中的运行保持一致，我们基于CentOS系统做了JDK、Jetty、Node.js等基础镜像，这样可以做到业务项目在虚拟机到容器平滑迁移，我们在每个项目中内嵌了Dockerfile，Dockerfile可以由开发负责人配置，基于基础镜像，只需要将编译生成的jar包copy到我们指定的位置即可，基础镜像的启动脚本会自动启动这些项目并内置Supervisor守护进程。如果开发有特殊需求，他们也可以在Dockerfile中添加自己的配置和脚本，这样既保持了Dockerfile的简洁，也允许开发灵活配置，无论开发是否熟悉Dockerfile，都可以做到项目的一键编译构建与自启动运行。并且统一了镜像交付标准，可以做到一次构建，处处运行。

项目在做容器化改造的同时，我们的容器集群也需要为适配项目而改造。首先，容器化的迁移不是一蹴而就的，必然存在容器与虚拟机并存运行的的情况，我们业务项目使用的Dubbo+ZooKeeper框架，众所周知，Dubbo是客户端服务发现并且直接通过IP地址发起RPC调用的，为了做到开发无感知迁移，首先要解决的就是虚拟机与容器之间的网络通信问题，在调研了众多网络方案后，我们选择了Calico网络方案来解决，Calico是一个纯三层的路由转发方案，几乎没有性能损耗，并且可以使用calico routereflector路由反射器来与核心交换机建立bgp连接，进行路由交换，这样虚拟机就可以感知容器网段的存在，从而进行路由转发，也就打通了虚拟机与容器间的网络互通。示意图如下：

Calico是我们在私有云的解决方案，在公有云上也有同样的问题，并且大多数公有云都不支持Calico BGP的网络方案，但公有云都对容器集群VPC网络进行了支持，同样的原理，VPC网络的实质就是将容器的路由信息写入到VRouter中，使外部虚拟机能够感知到容器网段的路由，从而实现互相通信。

打造DevOps流水线

解决了项目容器化的问题，公司也组建了DevOps团队来推进自动化运维，我们开发了DevOps平台来实现项目的统一管理，CI/CD，灰度发布以及项目监控等功能。

第一代DevOps流水线是基于Jenkins和Shell脚本来做的CI/CD，示意如下：

1. git clone project

2. mvn compile || npm install || composer install

3. docker build && docker push

4. sed –i deployment.yaml

5. kubectl apply –f deployment.yaml

6. kubectl get pod –o wide

   
   

使用文件来管理deployment模板和使用shell脚本来控制发布流程，是很方便灵活的，但这种方式的缺点也很明显。

小规模的情况下还算可以，但当项目增长到1000个时，如何管理这些项目的deployment模板，并且每个项目的每个环境配置要求是不一样的，比如：

A项目测试环境需要1c1g1个节点，生产环境就需要2c2g4个节点，测试环境的DNS配置，滚动更新策略等与生产环境均不同，这些项目模板的人工维护成本是很高的，一旦出错就会带来严重的后果。

并且对于用户及运维人员来说，他们不会关心deployment文件，只有Kubernetes才会关心。

我们打造了第二代DevOps流水线，Sahaba-MetaData项目，顺便说下，Sahaba是我们团队的代号，所有的项目都以Sahaba开头命名，Sahaba来自阿拉伯语，云的意思。

Sahaba-MetaData项目，使用etcd数据库作为后端存储，我们将deployment文件的数据分成了三部分，对用户解耦：

• 用户数据：如项目名/CPU/内存/节点数等用户可配置的参数

• 流水线数据：镜像名称/项目域名/健康检测配置/机房环境等，这些由DevOps流水线在构建时实时生成，然后传递过来

• 容器云数据（策略模板）：滚动更新配置/资源超开策略/DNS/日志组件配置/deployment基础信息等，这些是我们的发布策略配置，由我们容器团队来维护，其他用户不需要关心这些数据

这三部分数据会通过Sahaba-MetaData生成最终的部署文件，调用Kubernetes的api进行项目容器的创建。因为各个语言对json都有良好的支持，所以我们使用json格式来处理，下面是几张数据模板的截图：

在容器化迁移过程中，以尽可能的做到自动化运维管理为目标，这里借用来自阿里的DevOps八荣八耻：

让你的容器应用更健壮

接下来分享一些容器相关的实践与遇到的坑。

一、使用Resource: request/limit控制容器的资源超开比例，建议一定要为每个项目容器都要配置，不配置容器默认可以使用整个宿主机的资源，从而影响宿主机上其他项目的运行。

Java项目JVM的参数设置，在JDK8U131，JDK9版本以后，新增了一个参数可以自动感知容器内存大小限制。我们的Java项目主要以JDK7、8为主，JVM默认会以整个宿主机的CPU内存来初始化，建议加上Java –server –xms –xmx –xmn等参数，防止JVM爆内存，被容器杀死。我们是将容器CPU内存的限制写入到环境变量里，JVM启动脚本从环境变量里读取参数启动。

二、做好容器磁盘使用的限制，不要相信你们的开发，你不知道他们会向容器里输出什么，应用日志做好轮转，限制docker stdout标准输出，可以使用Docker的参数配置；限制容器rootfs，目前DeviceMapper存储驱动支持较好；限制所有挂载到容器的数据卷，不要让一个容器坏掉整个节点；并且为节点添加自动驱逐参数，新版本kubelet是默认启用的。

三、应用上线，做好滚动更新与健康检测配置。

配置ReadinessProbe，我们要求每个项目都内置http健康检测路径，滚动更新会根据ReadinessProbe状态来决定是否继续更新以及是否允许接入流量，这样在整个滚动更新过程中可保证始终会有可用节点的存在，达到无缝更新。

四、容器日志收集方案

比较常见的有这么几种，可能也有项目日志直接写入ES集群，不需要容器内收集的。

这里我推荐使用第三种收集方案，以DaemonSet的方案部署日志收集组件，做到业务容器的完全无侵入，节省服务器资源，不必为每个业务容器都启动一个日志收集组件。

五、定时备份etcd数据库

etcd集群的稳定是Kubernetes集群稳定的根本，一旦etcd发生问题，整个Kubernetes集群都将不可用，我们曾有etcd集群故障导致容器集群崩溃的惨痛教训，做到定时备份etcd数据，包括etcd snapshot快照和etcd数据目录的备份，有条件的还可以做etcd服务器的镜像备份以及远程备份，做到发生故障时能够快速恢复。

让用户玩转容器云

项目容器化之后，需要让开发及运维与容器进行交互操作，kubectl工具学习成本高，权限不好管理，不适合直接给用户使用，我们开发了Sahaba api & cli工具，对接LDAP登录，自己做了精确的权限管理。

Sahaba api基于kubernetes api开发，cli端只保留了用户需要的功能，比如：get/exec/logs/describe/scale/delete等命令。

我们也同样开发了web terminal界面，当用户不习惯使用命令行时，可以从网页端进入容器控制台操作。

同时对接了公司的CMDB，可以在CMDB的界面中实时看到容器的状态。

打造现代化监控系统

最初我们使用Heapster+InfluxDB+Grafana做容器的资源监控，但当集群增长到一定规模时，数据量太大会导致InfluxDB数据库崩溃，Heapster项目也被Kubernetes官方放弃，所以我们转向了Prometheus监控，Prometheus可以使用自定义的exporter，收集自己想要的数据，从集群组件，到集群节点再到每一个容器，都可以做到精准的监控，以及配置相应的告警规则，做到自动告警。

后续我们还在考虑根据容器应用的资源监控以及APM实时的业务负载，达到自动伸缩的目的，目前我们没有使用Kubernetes官方的HPA资源，因为单一的CPU内存指标不一定能够做到准确的伸缩，所以我们想要根据实际的业务场景来自己做。

Q&A

Q：Ingress是用的那个组建？

A：这里我再详细补充下，我们没有使用到Ingress Service这些对象，为了维护与虚拟机项目的统一管理，方便运维使用，我们的nginx是部署在集群外部的，与nginx-ingress-controller一样，使用Lua扩展自己做服务发现，Nginx直接向Pod转发流量。

Q：Nginx和PHP-FPM采用什么方法部署和更新，Nginx和FPM有分开部署吗？

A：Nginx部署在集群外部虚拟机里，虚拟机网络与容器内部网络是打通的，直接转发流量给Pod；PHP是老项目，有一小部分做了容器化，基于PHP基础镜像使用deployment部署，PHP项目是无状态的，跟其他项目一样进行滚动更新；Nginx与FPM是分开部署的。

Q：请问下你们有没有使用API网关，自己开发的还是使用Kubernetes自带的，用户权限是做在API网关吗？ 

A：目前没有用到API网关项目，自己使用Nginx做的简单API网关，sahaba api是我们自己开发的Kubernetes管理工具，使用client-go组件向Kubernetes API发起请求调用；用户权限我们对接了DevOps权限管理系统，区分超级管理员，运维人员，项目负责人，普通用户等，确定某个用户对某个项目容器guest或admin权限。

Q：你们的Kubernetes管理平台，考虑用360开源的wayne吗？https://github.com/Qihoo360/wayne可以满足用户上线需求，也集成了webshell之类的，看起来挺不错的。

A：360的wayne项目，我们也关注了，把源码下下来看了一下。我们DevOps平台与wayne的一大不同之处在于：wayne给用户的发布是把Kubernetes的deployment模板放上去了，让用户去填写；我们是用sahaba-metadata项目将deployment模板抽象出来，只给用户填写Git项目分支，以及需要发布的CPU/内存/节点等，镜像url，超开策略等数据不需要用户填写，开发人员不需要关心这些。我们也参考了wayne的webshell实现，跟kube dashboard项目一样的，我们也正在基于他们的代码优化我们自己的webshell。

Q：etcd用哪个版本的，3节点以上的etcd集群崩溃后如何用镜像快速恢复？

A：我们的集群各个版本都有，从1.4到1.11，都是使用当时最新的稳定版部署，具体可以看Kubernetes release note里的dependencies；etcd集群恢复，只要有一个节点etcd的数据在，就可以恢复，先将这个节点force-new，其他节点join进来，数据会自动从leader同步到slave。你提到的使用虚拟机镜像恢复，这个我还没有使用过，我理解的整个云硬盘的数据都可以备份下来，数据恢复也是没问题的，参照公有云数据备份恢复方案。

Q：etcd数据备份是怎么做的，Crontab吗，还是使用Kubernetes里的Job，如何确保备份的数据是没有问题的？

A：因为etcd是二进制文件部署的，目前我们是使用Crontab定时任务每天备份一次数据，备份的内容包括etcd snapshot，etcd的数据目录，同时备份到本地及远程服务器，公有云上还有云硬盘镜像备份，多种备份方案保证数据正常。

Q：日志收集工具是否用了Fluentd，日志收集到ES里，用Kibana查询有没有遇到过日志乱序的问题？

A：我们使用的是Filebeat，将日志收集到Kafka，再转给Logtash，Logtash处理后才转给ES， Filebeat -> Kafka -> Logstash -> ES -> Kibana，乱序问题我没遇到过，应该可以在Logstash处理的时候确认。

Q：可否实现Kubernetes上容器与主机通讯？

A：容器与主机通信是可以的，具体可以参见Calico的网络方案，使用calico routereflect路由反射功能与核心交换机做bgp peer进行路由交换，公有云上使用VPC网络方案。

Q：JVM Xmx是堆内存，硬限制是物理内存，你们的配置是直接读环境变量设置一样了吗？会不会出现内存不足？堆外内存怎么办？

A：我们的环境变量配置的是Pod容器的limit大小，JVM Xmx是使用limit大小*0.6配置启动的，出现过内存不足，OOM等情况，一般是让开发去调整permsize大小，或不要有内存泄露。

Q：容器rootfs大小怎么限制的？

A：在安装Docker时，使用Devicemapper驱动安装，会默认限制大小10G，overlya驱动对rootfs大小的限制不是很完善。

Q：什么时候升级集群，Kubernetes大版本升级的时候怎么做？

A：我们一般会在进行机房业务迁移的时候去升级集群，如从私有云迁到公有云，直接新建一套新版本集群，把旧集群的deployment文件更新过去。

Q：相关中间件和DB都没有上吗？有的话请介绍一下。

A：是的，中间件和DB数据库都有专门的团队来维护，在没有必要的情况下没有去做容器化，我们集群对接了Ceph存储，但IO性能不高，数据库容器化还是应该使用local volume。

Q：DevOps的资料都存在etcd中的吗？ 这个是怎么做的 能否讲讲设计思路？

A：是我们的Deployment发布模块及元数据都存在了etcd中，把etcd当做一个K-V数据库来用，当时在数据库选型时也考虑过mysql，但是我们的数据类型适合KV存储，如我们的每个项目Deployment模板都是不一样的，存放在/deployment/region/env/projectname/这样的路径下，并且etcd更加稳定高可用。

Kubernetes线下实战培训

Kubernetes应用实战培训将于2018年12月21日在北京开课，3天时间带你系统学习Kubernetes 。本次培训包括：容器特性、镜像、网络；Docker特性、架构、组件、概念、Runtime；Docker安全；Docker实践；Kubernetes架构、核心组件、基本功能；Kubernetes设计理念、架构设计、基本功能、常用对象、设计原则；Kubernetes的实践、运行时、网络、插件已经落地经验；微服务架构、DevOps等，点击下方图片查看详情。

12月21日开课，点击阅读原文链接即可报名。