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k8s云集群混搭模式落地分享

在《 k8s云集群混搭模式，可能帮你节省50%以上的服务成本》一文中，介绍了使用k8s + 虚拟节点混合集群的方式，为负载具有时间段波峰、波谷交替规律的业务节约成本，提高服务伸缩效率的部署方案。本文对该方案的具体落地步骤与基本运行维护进行分享，为有此需求者提供参考。

部署要求

应能24小时不间断提供服务
在业务高峰期到来前能自动扩展指定数量的容器（提前对业务负载进行评估与压测，确定容器数）
在业务高峰期过后能自动收缩到指定数量的容器
能根据服务负载情况自动弹性伸缩，避免业务突发情况下服务能力跟不上

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基本概念

Docker

容器：应用运行的形式
镜像：容器的定义，或打包形式
容器镜像服务：镜像仓库

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k8s云混合集群

集群 —— 托管版、专有版、Serverless版
节点 —— Master Node、Worker Node
命名空间（Namespace）
Pod
副本控制器（Replication Controller）
副本集（Replica Set）
部署（Deployment）
服务（Service）
标签（Labels）
存储卷（Volume）—— PV、PVC
Ingress

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镜像准备

Dockerfile定义，这里因为涉及到分布式session的支持（参考[ redission-tomcat：快速实现从单机部署到多机部署 ]），所以加了一些相应的jar依赖与替换配置，根据自身实际情况编写Dockerfile。

FROM tomcat:8.5.43-jdk8-openjdk
# 清除无用或需替换的文件，修改容器时区为上海时区
RUN rm -rf /usr/local/tomcat/webapps/* && /    
    rm -f /usr/local/tomcat/conf/context.xml && /    
    cp /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai /etc/localtime
# 复制配置文件
COPY ./target/classes/redisson-tomcat/* /usr/local/tomcat/conf/
# 复制需要依赖的jar包
COPY ./dockerimage-depends/*.jar /usr/local/tomcat/lib/
# 替换catalina.sh 解决时区问题
COPY ./dockerimage-depends/catalina.sh /usr/local/tomcat/bin/
# 复制部署war包
COPY ./target/biz-server.war /usr/local/tomcat/webapps/EXPOSE 8080
# 启动时运行tomcat，覆盖默认的启动指令
# 使用catalina.sh run 则catalina.out中日志打印不充分， 使用startup.sh 因为是后台运行，执行就退出了，docker容器也退出了，所以添加tail -F 让其保持前台运行
#CMD ["catalina.sh", "run"]
CMD /usr/local/tomcat/bin/startup.sh && tail -F /usr/local/tomcat/logs/catalina.out

创建集群（托管版）

参考：https://help.aliyun.com/document_detail/85903.html

专有网络VPC：同一个专有网络中的节点之间，Pod之间可互联

虚拟交换机：多选择几个不同可用区的虚拟交换机

SNAT：如果VPC 不具备公网访问能力，选中配置SNAT会创建 NAT 网关并自动配置 SNAT 规则。如果使用云数据库需要配置IP白名单，或微信公众号配置IP白名单，则服务需要公网IP，有些ECS节点具有公网IP会优先使用，对于没有公网IP的节点或虚拟节点，需要配置SNAT获取公网IP。

添加节点

参考：https://help.aliyun.com/document_detail/86919.html

只能添加同一个地域的ECS节点

自动添加：会替换系统盘，原系统盘会被释放（谨慎！）

手动添加：需在ECS上执行指定命令安装必要的软件依赖

下图所示在集群中添加了三个ECS节点与一个虚拟节点（virtual-kubelet）

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添加虚拟节点

参考：https://help.aliyun.com/document_detail/118970.html

添加虚拟节点时指定虚拟交换机，则只能使用指定虚拟交换机所在的可用区资源（如虚拟交换机在杭州G区，则在虚拟节点上调度Pod时只能调度到G区的服务资源，不能调度到H区或其它区的资源）

虚拟节点配置信息可随时更新（如更换虚拟交换机）

虚拟节点是通过在应用目录中添加ack-virtual-node实现

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创建应用（Deployment）

镜像创建：参考 https://help.aliyun.com/document_detail/90406.html

根据模板创建（yaml模板）：参考 https://help.aliyun.com/document_detail/86512.html

如下图所示创建了部署要求中的业务服务，及视觉服务的两层服务

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负载均衡

有三种方式可实现某一层服务集群的负载均衡

虚拟集群IP：集群中Pod或Node上可访问，集群外不能访问
内网负载均衡：分配内网IP，VPC中可访问，不一定在集群中
外网负载均衡：分配外网IP，外部可访问

对于业务服务，需要外网访问，所以创建外网负载均衡，将域名解析到外网IP；对于两层视觉服务，只需要在集群中提供访问，可以使用虚拟集群IP（比内网负载均衡效率高）

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存储管理

目前虚拟节点只支持挂载emptyDir（临时）, NFS（NAS）, ConfigFile

NAS参考：https://help.aliyun.com/document_detail/27518.html

NAS可挂载到ECS上，通过ssh到ECS来访问

下图示例了如何将NAS目录挂载到容器下的某个目录

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手动伸缩

手动对Deployment的Pod进行横向扩展或缩放

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自动伸缩

根据CPU与内存的负载自动进行伸缩

因为一般检测到负载超过阈值及启动容器都需要时间，延迟可能对业务造成影响，所以一方面可对负载阈值设置低一点，另一方面如果规律性较高，使用定时伸缩。

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定时伸缩

通过cronhpa-controller实现

参考：https://github.com/AliyunContainerService/kubernetes-cronhpa-controller

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通过模板创建一个定时伸缩应用（注意默认是GMT时间，配置时需要减8小时）

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目前没有提供控制台管理，更新指令参考：

#查看
kubectl describe cronhpa cronhpa-herpes-slave  
#编辑
kubectl edit cronhpa/cronhpa-herpes-slave -n default
#删除
kubectl delete cronhpa/cronhpa-herpes-slave -n default

快速构建

首先需要在deployment上创建一个重新部署的触发器，创建完后会生成一个url，只需要get请求这个url就可以触发deployment重新拉取镜像完成部署。

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借助jenkins，实现服务的快速构建。

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部署脚本参考

#!/bin/bash

work_dir=/var/lib/jenkins/workspace/$1
depends_dir=/home/jenkins/dockerimage-depends/
# 将额外的依赖jar包复制到docker build的上下文中，便于复制到镜像里的tomcat目录下
cp -R $depends_dir $work_dir
# 在本地打镜像
cd $work_dir
docker build -t biz-server:latest .
# 将镜像push到阿里云镜像仓库服务
sudo docker tag biz-server:latest registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/biz/biz-server:latest
sudo docker push registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/biz/biz-server:latest
# 通过触发器触发重新部署完成上线
curl https://cs.console.aliyun.com/hook/trigger?token=xxxxxxxxxxxxxxxx

容器访问

1. 获取容器名称（见下图）

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2. 在配置有Kubernetes访问权限的ECS上执行如下命令即可进入容器

kubectl exec -it herpes-master-6447d58c4b-cqznf bash

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数据访问

1. ssh连接到挂载NAS云盘的ECS上

2. 进入对应挂载目录查看，目前有业务服务的日志，视觉服务的图片与日志

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部署结构

应用相应组件最终搭建符合开头部署要求的集群结构如下

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总结

该部署方案对于不具备一定容器基础的人来说门槛相对较高，并且可能服务推出时间不长，文档方面还不是太完善，笔者在实践过程中也踩了不少坑，目前集群服务运行稳定，节约成本在2/3以上，并且伸缩非常方便。如果你刚好也有这样的业务场景与需求，可以关注公众号“空山新雨的技术空间”交流。本文也有ppt版本，如有需要可以在公众号主页发送“k8s”获取下载方式。