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平安證券Kubernetes容器叢集的DevOps實踐

2019-06-03 分類：後端 閱讀(447) 評論(0)

最近兩三年，Docker容器技術及Kubernetes編排排程系統，在DevOps領域，大有星火燎原，一統天下之勢。平安證券IT團隊一直緊跟最新技術，踐行科技賦能。本文聚焦於公司在DevOps轉型過程中的幾個典型的技術細節的解決方案，希望對同行有所借鑒和幫助。
生產環境的高可用Master部署方案

 

Kubernetes的高可用Master部署，現在網路上成熟的方案不少。大多數是基於Haproxy和Keepalived實現VIP的自動漂移部署。至於Haproxy和Keepalived，可獨立出來，也可寄生於Kubernetes Master節點。
我司在IT裝置的管理上有固定的流程，VIP這種IP地址不在標準交付範圍之內。於是，我們設計了基於DNS解析的高可用方案。這種方案，是基於Load Balancer變形而來。圖示如下：
這種構架方案，平衡了公司的組織結構和技術實現。如果真發生Master掛掉，系統應用不受影響，DNS的解析切換可在十分鐘內指向新的Master IP，評估在可接受範圍之內。
公司內部安裝Master節點時，使用的基本工具是Kubeadm，但是作了指令碼化改造及替換成了自己的證書生成機制。經過這樣的改進之後，使用kubeadm進行叢集安裝時，就更有條理性，步驟更清晰，更易於在公司進行推廣。
底層的etcd叢集使用獨立的Docker方式部署，但共享kubeadm相關目錄下的證書檔案，方便了api-server和etcd的認證通訊。指令碼的相關配置如下：

當以DNS域名的形式進行部署後，各個證書配置認證檔案，就不會再以IP形式連線，而是以DNS域名形式連線api-server了。如下圖所示：

 

 

分層的Docker映象管理

 

接下來，我們分享一下對Docker映象的管理。Docker的企業倉庫，選用的是業界流行的Harbor倉庫。根據公司研發語言及框架的廣泛性，採用了三層映象管理，分為公共映象，業務基礎映象，業務映象（tag為部署釋出單），層層疊加而成，即形成標準，又照顧了一定的靈活性。

  • 公共映象：一般以alpine基礎映象，加上時區調整，簡單工具。

  • 業務基礎映象：在公共映象之上，加入JDK、Tomcat、Node.js、Python等中介軟體環境。

  • 業務映象：在業務基礎映象之上，再加入業務軟體包。

 

 

Dashboard、Prometheus、Grafana的安全實踐

 

儘管在Kubernetes本身技術棧之外，我司存在體系化的日誌收集，指標監控及報警平臺，為了運維工具的豐富，我們還是在Kubernetes內集成了常用的Dashboard、Prometheus、Grafana元件，實現一些即時性運維操作。
那麼，這些元件部署，我們都納入一個統一的Nginx一級url下，二級url才是各個元件的管理地址。這樣的設計，主要是為了給Dashborad及Prometheus增加一層安全性（Grafana自帶登陸驗證）。
這時，可能有人有疑問，Dashboard、kubectl都是可以透過cert證書及RBAC機制來實現安全性的，那為什麼要自己來引入Nginx作安全控制呢？
在我們的實踐過程中，cert證書及RBAC方式，結合SSH登陸帳號，會形成一系列複雜操作，且推廣難度高，我們早期實現了這種樣式，但目前公司並不具備條件，所以廢棄了。公司的Kubernetes叢集，有專門團隊負責運維，我們就針對團隊設計了這個安全方案。
Prometheus的二級目錄掛載引數如下：
Grafana的二級目錄掛載引數如下：
Dashboard在Nginx裡的配置如下：
一個能生成所有軟體包的Jenkins Job

 

在CI流水線實踐，我們選用的GitLab作為原始碼管理元件，Jenkins作為編譯元件。但為了能實現更高效標準的部署交付，公司內部實現一個專案名為prism（稜鏡）的自動編譯分發部署平臺。在容器化時代，衍生出一個Prism4k專案，專門針對Kubernetes環境作CI/CD流程。Prism4k版的構架圖如下所示：
在這種體系下，Jenkins就作為我們的一個純編譯工具和中轉平臺，高效的完成從原始碼到映象的生成。
由於每個IT應用相關的變數，指令碼都已組織好，放到Prism4k上。故而，Jenkins只需要一個Job，就可以完成各樣各樣的映象生成功能。其主要Pipeline指令碼如下（由於資訊敏感，只列舉主要流程，有刪節）：
在Jenkins中，我們使用了一個Yet Another Docker Plugin，來進行Jenkins編譯叢集進行Docker生成時的可擴充套件性。作到了編譯節點的容器即生即死，有編譯任務時，指定節點才生成相關容器進行打包等操作。

 

計算資源線上配置及應用持續部署

 

在Prism4k平臺中，針對Jenkins的Job變數是透過網頁配置的。在釋出單的編譯映象過程中，會將各個變數透過API傳送到Jenkins，啟動Jenkins任務，完成指定task任務。
Pod的實體數，CPU和記憶體的配置，同樣透過Web方式配置。
在配置好元件所有要素之後，日常的流程就可以基於不同部門使用者的許可權把握，實現流水線化的軟體持續交付。

  • 研發：新建釋出單，編譯軟體包，形成映象，上傳Harbor庫。

  • 測試：環境流轉，避免部署操作汙染正在進行中的測試。

  • 運維：運維人員進行釋出操作。

 

在FAT這樣的測試環境中，為加快測試進度，可靈活的為研發人員賦予運維許可權。但在更正式的測試環境和線上生產環境，作為金融行業的IT建設標準，則必須由運維團隊成員操作。
下麵配合截圖，瞭解一下更具體的三大步驟。

  1. 釋出單

    在Prism4k與Jenkins的API互動，我們使用了Jenkins的Python庫。

  2. 環境流轉

  3. 部署

     

在部署操作過程中，會將這次釋出的資訊全面展示給運維同事，讓運維同事可以進行再次審查，減少釋出過程中的異常情況。

 

總結

 

由於Kubernetes版本的快速更新和釋出，我們對於其穩定性的功能更為青睞，而對於實驗性的功能，或是需要複雜運維技能的功能，則保持理智的觀望態度。所以，我們對Kubernetes功能只達到了中度使用。當然，就算是中度使用，Kubernetes的運維和使用技巧，還是有很多方面在此沒有涉及到，希望以後有機會，能和各位有更多的溝通和交流。願容器技術越來越普及，運維的工作越來越有效率和質量。

 

Q&A;

 

Q：映象有進行安全掃描嗎？
A：外部基本映象進入公司內部，我們基於Harbor內建的安全功能進行掃描。
Q：Harbor有沒有做相關監控，比如釋出了多少映象，以及映象同步時長之類的？
A：我們沒有在Harbor上作擴充套件，只是在我們自己的Prism4k上，會統計各個專案的一些映象釋出資料。
Q：有沒有用Helm來管理映象包？後端儲存是用的什麼，原因是？
A：沒有使用Helm。目前叢集有儲存需求時，使用的是NFS。正在考慮建基於Ceph的儲存，因為現在接入專案越來越多，不同的需求會導致不同的儲存。
Q：想瞭解下，Yaml檔案怎麼管理的，可以自定義生成嗎？
A：我們的Yaml檔案，都統一納到Prism4k平臺管理，有一些資源是可以自定義的，且針對不同的專案，有不同的Yaml模板，然後，透過django的模組功能統一作解析。熟悉Yaml書寫的研發同事可以自己定義自己專案的Yaml模板。
Q：Pipeline會使用Jenkinfile來靈活code化Pipeline，把Pipeline的靈活性和創新性還給開發團隊，這比一個模板化的統一Pipeline有哪些優勢？
A：Pipeline的執行樣式，採用單一Job和每個專案自定義Job，各有不同的應用場景。因為我們的Jenkins是隱於幕後的元件，研發主要基於Prism4k操作，可以相對減少研發的學習成本。相對來說，Jenkins的維護人力也會減少。對於研發各種許可權比較高的公司，那統一的Job可能並不合適。
Q：想瞭解下貴公司使用什麼網路方案？Pod的網路訪問許可權控制怎麼實現的？
A：公司現在用的是Flannel網路CNI方案。同時，在不同的叢集，也有作Calico網路方案的對比測試。Pod的網路許可權，這塊暫時沒有，只是嘗試Istio的可行性研究。
Q： 一個Job生成所有的Docker映象，如果構建遇到問題，怎麼去追蹤這些記錄？
A：在專案前期接入時，生成映象的流程都作了宣傳和推廣。標準化的流程，會減少產生問題的機率。如果在構建中遇到問題，Prism4k的介面中，會直接有連結到本次建的次序號。點選連結，可直接定位到Console輸出。
Q：遇到節點Node上出現100+ Pod，Node會卡住，貴公司Pod資源怎麼做限制的？
A：我們的業務Pod資源，都作了limit和request限制。如果出現有卡住的情況，現行的方案是基於專案作拆分。Prism4k本身對多環境和多叢集都是支援的。
Q：多環境下，集中化的配置管理方案，你們選用的是哪個，或是自研的？ 
A：我們現在正在研發的Prism4k，前提就是要支援多環境多叢集的部署，本身的功能裡，yaml檔案的配置管理，都是其內建功能。
Q：網路方案用的什麼？在選型的時候有沒有對比？
A：目前主要應用的還是Flannel方案，今年春節以來，還測試過Flannel、Caclico、kube-router方案。因為我們的叢集有可能越機房，而涉及到BGP協議時，節點無法加入，所以一直選用了Flannel。
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