如何零停机为混合云架构中的Kubernetes集群进行扩缩容

Calin RancherLabs 2019-03-21


引    言



很多时候,对于在线类型的业务,企业可能会拥有自己的数据中心,然后拥有用于运行网站的私有云。要想运行应用程序并存储其数据,企业可能需要部署许多服务器。


可能大多数时候,网站的整体流量都是稳定的。但也不排除有时,网站的流量会面临突然的增长,这时企业该如何应对?


应对流量增加,扩展应用程序是必须的。但需要为了这偶尔的流量增加来购置新的硬件吗?额外的花费加上每年只使用几次的频率,是划算的吗?可能不少企业会权衡这个问题。这种时候,混合云模式可能是个不错的选择。


从私有云转向混合云,可以大大节省时间和成本。将应用程序(部分)扩展到公有云后,您就只需在使用它们时、仅为您所使用的资源付费。


但是,您该如何选择公有云?您可以选择多个公有云吗?


简单来说,回答是肯定的。不少企业会选择多个公有云提供商。因为企业也许有不同的团队,需要处理不同的应用程序,有不同的要求,因此单一的云提供商可能无法满足所有需求。此外,许多组织需要遵守某些法律、法规和政策,这些法律、法规和政策要求他们的数据必须实际驻留在某些特定地点。使用多种、多地的公有云,可以帮助组织满足这些严格的、多样化的要求。同时,也许企业的最终用户分布在不同地域,这时候企业还可以从多个数据中心区域或可用区域中进行选择,以尽可能地在地理位置上接近最终用户,从而为用户提供最佳性能和最小延迟。



跨云扩展的挑战



决定使用混合云架构后,我们来回头思考一下最初的问题。您的应用程序具有针对您的应用程序的微服务部署架构,这一架构上运行着需要扩展的容器。而这,就是Kubernetes发挥作用的地方。Kubernetes可以帮助您管理和编排节点集群中的容器化应用程序。然而,尽管Kubernetes能帮助您管理和扩展部署、节点和集群,但它无法帮助您轻松地跨云提供商管理和扩展它们。这一点我们会在稍后详细介绍。

 

Kubernetes集群是一组机器(物理/虚拟),Kubernetes为集群提供资源以运行应用程序。首先,您需要了解的基本Kubernetes概念有:


  • Pod是控制一个或多个容器的单元,它会作为一个应用程序来被调度。通常,您应该为每个应用程序创建一个Pod,以便您可以单独扩展和控制它们。

  • 节点组件是Kubernetes中的worker machine。节点可以是虚拟机(VM)或物理机,具体取决于集群。每个节点都包含运行pod所需的服务,并由主组件管理。

  • 主组件管理着Pod的生命周期。如果Pod死亡,Controller会创建一个新的Pod;如果你对Pod进行扩容或缩容,那么Controller会创建/销毁你的Pod。有关Controller类型的更多信息,可以参阅此处:

    https://kubernetes.io/docs/concepts/workloads/controllers/replicaset/

 

这三个组件的作用是扩展和调度容器。主组件指示调度和扩容的命令,然后节点相应地根据命令来编排pod。





上述只是Kubernetes非常基础的概念,这篇《零基础入门│带你理解Kubernetes》可以带你更详细地理解Kubernetes。


尝试使用Kubernetes解决跨云扩展的问题时,会遇到一些关键挑战:


  • 难以管理多个云、多个集群,设置用户,设置策略

  • 安装和配置的复杂性

  • 不同环境的用户或团队会有不同体验


Rancher可以帮助您解决上述难题。Rancher是一个开源的容器管理平台,用于在生产中运行Kubernetes。Rancher的下述功能可以帮助我们管理和扩展我们的应用程序,无论计算资源是在本地托管还是在多个云上托管:


  • 跨多个集群和云的通用基础架构管理

  • 简单易用的Kubernetes配置和部署界面

  • 一键轻松扩展Pod和集群

  • 访问控制和用户管理(ldap,AD)

  • 工作负载、RBAC、政策和项目管理


在多云、甚至有可能是多个任何可以运行Kubernetes的基础架构上,Rancher都可以成为您的多个Kubernetes集群的单一控制点。


下面让我们看看我们如何管理两个不同区域的多个Kubernetes集群。


启动Rancher 2.0实例



首先,启动Rancher 2.0实例。具体方法可以参照这个快速上手指南:https://rancher.com/quick-start/


上手Rancher和Kubernetes



让我们在两个不同的地区的GCP中创建两个托管的Kubernetes集群。为此,您需要一个服务帐户密钥。


在Global选项卡中,我们可以看到所有可用的集群及其状态。从Provisioning状态开始,集群准备好后,状态会变成Active。 





现在我们已经从Kubernetes集群中为每个节点部署了许多pod。这些pod将由Kubernetes和Rancher的内部系统使用。


下面继续为两个集群部署工作负载。按顺序选择默认项目; 这将打开Workloads选项卡。单击Deploy,将第一个集群的名称及Docker镜像设置为httpd,第二个集群的设置为nginx,因为我们希望将我们的Web服务器暴露给Port映射区域。选择一个四层负载均衡中的Internet流量。 









如果单击nginx / httpd工作负载,您将看到Rancher实际上按照Kubernetes的建议创建了一个部署来管理ReplicaSet。您还将看到这个ReplicaSet创建的Pod。


扩展Pod和集群



Rancher实例正在管理两个集群:


  • us-east1b-cluster,运行5个httpd Pod

  • europe-west4-a cluster,运行1个 nginx Pod


单击Scale列下的“-”(减号图标),可以减少httpd Pod。我们很快就看到Pod数量减少了。 





若想要扩展pod,请单击Scale列下的“+”(加号图标)。完成后,您可以立即看到Pod正在被创建,以及ReplicaSet正在扩展事件。使用Pod的右侧菜单尝试删除其中一个pod,留意观察ReplicaSet如何重新创建它,以匹配所需的状态。 






如此一来,第一个集群的httpd Pod数从5个变到了2个,第二个集群的nginx Pod从1个变到了7个。现在,第二个集群看起来几乎耗尽了资源。

 



通过Rancher,我们还可以通过添加额外的节点来扩展集群。下面尝试这样做一下,让我们将节点数编辑为5。 




虽然是Rancher向我们展示了“协调集群”,但其实是Kubernetes在幕后升级了集群主服务器并调整节点池的大小。




稍等一下,最终你应该看到5个节点启动并运行。 




让我们检查一下Global选项卡,这样我们就可以对Rancher正在管理的所有集群有一个全局的了解。 




现在我们可以添加更多Pod(如果我们想的话),因为现在我们有新的可用资源了。下面试着把pod数变为13。




最重要的是,所有这些操作都是在没有停机的情况下完成的。在向上或向下扩展Pod或调整集群大小时,为httpd / nginx部署命中公有IP,HTTP响应状态代码始终为200。 




总    结


让我们回顾一下本文中的扩展Kubernetes集群的过程:


  • 我们使用Rancher创建了两个集群

  • 我们部署了含有1个 nginx  Pod和5个httpd  Pod的工作负载

  • 对这两个部署进行扩容和缩容

  • 调整了集群的大小


所有这些操作,都是通过在Rancher友好且直观的UI上,通过一些简单点击而完成的。当然,您也可以完全使用API完成这些操作。


在任何一种情况下,您都有一个中心点,您可以从中管理所有Kubernetes集群,观察其状态或根据需要扩展部署。如果您正在寻找一种工具来帮助您在混合/多云、多区域集群中进行基础架构管理和容器编排,那么开源的Rancher Kubernetes平台可能非常适合您。




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Rancher Labs由硅谷云计算泰斗、CloudStack之父梁胜创建,致力于打造创新的开源软件,帮助企业在生产环境中运行容器与Kubernetes。旗舰产品Rancher是一个开源的企业级Kubernetes平台,是业界首个且唯一可以管理所有云上、所有发行版、所有Kubernetes集群的平台。解决了生产环境中企业用户可能面临的基础设施不同的困境,改善Kubernetes原生UI易用性不佳以及学习曲线陡峭的问题,是企业落地Kubernetes的不二之选。


Rancher在全球拥有超过一亿的下载量,超过20000家企业客户。全球知名企业如中国人寿、华为、中国平安、民生银行、兴业银行、上汽集团、海尔、米其林、天合光能、丰田、本田、霍尼韦尔、金风科技、普华永道、海南航空、厦门航空、恒大人寿、中国太平、巴黎银行、美国银行、HSCIS恒生指数、中国水利、暴雪、CCTV等均是Rancher的付费客户。





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