东方国信基于kubernetes构建容器云平台的实践和思考

本次，我分享的主题是《东方国信基于Kubernetes构建容器云平台的实践和思考》。

先讲一下背景，国信之前的软件部署方式是找台机器，把war包或者jar包往机器上一扔，启动就可以了，所有功能都在一个包里面，模块之间相互耦合，导致新功能开发上线周期很长，客户的需求得不到及时满足。

所以我们把我们的应用微服务化改造，微服务化以后，原来一个应用现在变成了十几个，每个应用功能相对独立，开发人员需要了解的东西变少，开发新功能也比以前简单了；

但是软件部署运维变得困难了，原来一个软件包，现在成了十几个。了解过DevOps的同学一定知道，开发和运维之间有一道墙，现在这道墙更高了。

所以我们希望有一款产品能解决我们这些痛点，最后我们把目标锁定在docker和kubernetes上，我们希望基于这个平台来实现DevOps的部分流程，来减轻部署运维的负担，同时能提高我们的资源利用率。

最后我们制定了下面这样一个架构：

这张图的最左边是我们控制台，叫BCM,用户所有的操作都在BCM的界面上面完成，包括镜像的构建，服务的发布、升级等，这种界面的东西各公司根据业务和服务对象不同会有所不同，但是主要功能都差不多，所以不展开说了，后面会贴几张界面。

我们先说最核心的k8s部分，因为所有工作都是围绕着k8s展开的。

云平台的主体基于K8S+Docker构建；通过KubeDNS来为集群内的应用程序提供域名解析；

通过heapster收集性能信息，写入influxDB，然后是BCM读取influxDB信息进行展示，我们没有使用grafana,主要是考虑到我们的平台是多租户的，不同的租户只能看到自己系统的性能指标；

而且我们通过对kubelet和heapster的修改，增加了对容器内应用的线程数和socket连接数的监控，为什么要增加？

因为我们在使用过程中发现有些应用代码质量不高，乱用线程，有的文件句柄打开后忘记关闭，导致运行一段时间后连接数据库失败，所以我们增加了这两项监控，当然严格执行代码质量检查和review才是更重要的。

大家也看到我们使用了prometheus，我们主要使用了prometheus对cpu和内存使用率进行告警，同时对prometheus和alertmanager增加了配置接口，在应用部署时，把阈值配置下去，同时重载prometheus的配置，完成监控功能。

我们使用fluent来收集容器的日志，写入elasticsearch，通过kibana进行检索。

同时bcm的web界面上可以查看实时日志，这本来是个小功能，但是开发过程也是一波三折，开始我们使用了k8s的api进行日志获取，当日志文件很大的时候，发现读取很慢，接着我们又修改成通过docker的api获取，但是还是很慢。有时候我们只想查看一个特定时间段的日志，这个日志量应该不会太大，应该很快才对。

于是我们查看了docker源码，发现有两点需要优化，第一是读取缓冲区，太小了，只有1KB；

第二就是每次都从第一条日志进行读取，反序列后进行时间比较，看看是否在时间段内，其实docker不支持结束时间，我们自己加的。

针对第一点，修改方法很简单，增大一下读取缓冲区就可以了；

第二点，修改策略是把日志分成多个文件，并且记录每个文件的开始日志时间和结束日志时间，通过查询记录信息，定位到第一个需要读取的日志文件和最后一个需要读取的文件，减少不必要的io。

下面我们再说一下我们的服务发现：

我们使用了Nginx来做反向代理，同时我们开发了KubeNg这样一个后台程序，为每个Nginx服务器配置一个KubeNg，KubeNg通过kube-ApiServer实时监控服务的变化，更新nginx的配置文件，reload nginx配置。

kubeNg是一个后台程序，没有界面，生成的nginx配置都是固定格式的，有些用户对自己应用程序的nginx配置有特殊的要求，需要修改，我们又没有界面来修改，这不行啊，所以我们又开发了一个NgFront前端程序，NgFront满足下面几点要求：

通过NgFront可以管理多套Nginx集群，因为有些租户公用一套nginx，有些租户单独使用一套nginx。

2、可以修改抓取到的配置，解决租户对配置有特殊的要求。

3、可以增加没有使用容器进行部署的服务的反向代理，因为不是所有服务都会使用容器进行部署，起码刚开始不会，但是这些服务还想共用容器的nginx，当然运维人员可以登录到每台nginx机器上进行配置，但是这样很容易出错，直接在界面上面编辑完成，下发到所有机器就可以了。

4、Reload之前进行配置文件语法检查。

5、可以下载配置文件，有时候会有运维人员绕过NgFront进行操作，导致Nginx集群内各节点的配置不一致，有些用户可以正常访问，有些不能正常访问，取决于LVS把用户的请求负载均衡到哪台nginx上面了，所以出现这种情况的时候，我们点击下载，用文本对比工具对比一下，很快就能发现问题。

下面我们再说说ttyEntry：

这个主要是解决用户调试方便的需求。用户在刚开始使用容器的时候，碰到最多的问题就是配置文件忘记修改了，导致系统启动失败。用户需要重新上传个jar包到BCM平台，进行镜像构建，所以他们需要有一个环境像使用虚拟机一样，可以使用vi进行编辑，修改完成后，执行java –jar进行测试，如果正常，直接打包成镜像，推送到仓库。

BCM使用了xterm来做了一个web版的终端，TtyEntry主要功能就是把xterm发过来的请求转发到容器内部。

下面再说说pinpoint功能：

这个是一个很赞的工具，在不需要修改代码的情况下，可以给出应用之间的调用关系和花费的时间，而且性能损失很小。

下面是pinpoint的架构图，我们把红色框中的Pinpoint Agent做到了容器内，通过BCM界面上的开关控制是否开启监控。

精华也在Pinpoint Agent，Agent会在我们应用程序的class加载的时候，进行jvm虚拟机代码的注入，在class执行的时候采集执行时间发送给Collector，后面的HBase就是存储，WebUi就是展示。

深入的原理还是要看google的论文，Pinpoint是根据google的Dapper论文研发的。

再回到我们刚开始的整体框架图，里面有个Ceph，Ceph用来提供高性能的网络存储。我们的应用程序不全是无状态的，有很多应用程序需要用户上传脚本、说明文档等，这些东西显然不能存储在容器内部的存储上。

大家知道docker容器重启后，里面存储的数据就会丢失，所以我们就把ceph挂载到容器内部，把这些需要持久化的东西存储到ceph，即使pod被重新调度到其他节点，存储在ceph里面的文件也不会丢失。另外Ceph的块存储也可以为我们的mysql、redis等的容器化提供存储。

我们还有一部分没有介绍，就是下面这块：

这其实就是个简配的DevOps，之所以做一个简配版，主要是考虑到两方面：一、实现简单；二、推广简单。一个工具一旦复杂了，就很难推广落地，所以我们前期先做一最简单的，先让大家上船，后面才好往下走。

我们开发了一个持续集成工具SheRa，就是动画片里面的“希瑞请赐予我力量吧”的希瑞。SheRa只是一个后台服务，提供restful的接口，BCM实现配置页面。下面是界面：

界面配置Git的地址、maven编译命令，sonar代码质量检查是可选的配置，如果选择了，最后生成的镜像就有一个相应的质量标签，最后是dockerfile，我们的shera自带了几个工具，如果最后生成的镜像有问题，可以把shera自带的工具打包进去，协助进行调试。

比如，连接mysql不成功，可以把mysql客户端打包到镜像内，通过ssh进入镜像，进行连接测试。因为刚开始使用容器，研发很容易把屎盆子扣在容器头上，我们可以通过这些工具有理有据的告诉他们，数据库连接没有问题，你们是不是打包配置错了jdbc。

下面是配置完成，编译后的界面：

点击项目名称，进入详情

点击快速部署按钮，进行部署。

这样一个服务也就配置完成了。

本文转自中文社区-东方国信基于kubernetes构建容器云平台的实践和思考