简介
喜马的容器化历程伴随着 公司的发展,并带有很深刻的喜马的烙印
- 以java 项目为主
- java 项目主要分为 web 项目和rpc 项目(基于公司自研的、类似dubbo的框架)
- 发布平台、rpc微服务框架、网关自研
在这个过程中,我们坚持了一些原则
- 开发不用写Dockerfile,即开发不需要懂容器相关知识
- 测试环境下,开发的电脑可以直接访问容器,即ip 可以互通。在任何环境,容器集群的物理机上的容器可以和其它物理机ip互通。
- k8s 分为test、uat、product 三个环境,项目配置分为 跟环境有关的部分和无关的部分,发布系统及项目信息db部署在测试环境,发布系统可以 跨环境访问 test、uat、product 的三个k8s 集群。
- 项目启动失败后,保留现场,不要一直重启
如何让开发发布代码到容器环境
2016年底,我在jenkins 机器上安装了docker,制作一个基于docker的项目模板。开发克隆docker 项目模板,更改源码地址、cpu、内存等配置,由jenkins 触发shell 脚本:maven编译项目得到war/jar 包;根据war/jar 拼装Dockerfile;docker build
制作docker 镜像并push 到镜像仓库;调用marathon 发布指令。
当时大概用了5天时间搭建了组件,跑通了所有步骤,我们的容器化事业就是从这个最low 的版本开始发展起来的,后来逐步做了以下演进
- 从marathon 逐步迁移到kubernetes,在过渡时期,我们自己实现了一个docker 发布系统,对外提供发布接口,屏蔽marathon 和 Kubernetes 的差异。
- 实现了一个命令行工具barge。开发在项目文件中附加一个barge.yaml 文件,里面设定了项目名等基本配置
- 开发只需
barge deploy
便可以发布项目,barge exec -m $projectName
便可以进入容器内调试代码 - 使用google jib 框架基于代码直接制作docker 镜像,免去了开发电脑上装docker的要求,此外也将代码编译、镜像制作过程分散到了每个开发的电脑上,绕过了jenkins 单机负载的瓶颈。
- 镜像仓库 harbor的单词 含义的是海港(对应容器的集装箱),大船是没办法直接开到海港的,到港口后要靠接驳船弄进去,接驳船英文是barge,所以给项目起名叫barge, 形容给harbor 送镜像。至今仍很得意这个命名。
- 开发只需
- 与公司的发布系统对接(类似阿里云效),屏蔽物理机与容器环境的使用差异
一个容器要不要多进程
容器世界盛行的理念是:one process per container。 但容器在最开始落地时,为了降低推广成本,减少使用差异过大(相比物理机)给开发带来的不适应,需要在容器内运行ssh,实质上要求在容器内运行多进程,这需要一个多进程管理工具(entrypoint不能是业务进程),最终在 runit/systemd/supervisor 中选择了runit。
此外,web 服务每次发布时ip 会变化,需要让nginx 感知到web 服务ip的变化。我们在每个容器内启动了一个nile 进程,负责将项目信息注册到zookeeper 上。使用微博一位小伙伴 开源的upsync 插件,并改写了部分源码使其支持了zookeeper(upsync 只支持etcd和consul),进而使得nginx 的upstream 可以感知到项目实例ip的变化。后来在另一个场景中,nginx 改用了其它插件,我们将实例信息写入到 consul 上即可。
随着Kubernetes 的铺开,我们使用gotty + kubectl exec
逐步推广了在 浏览器上通过web console 访问容器。专门的网关系统也投入使用,http访问由nginx ==> web服务
变成了nginx ==> 网关 ==> web服务
,网关提供了web 接口同步web实例数据。 ssh 及nile 进程 逐步退出历史舞台。目前,我们的entrypoint 仍是runit, 并对其做了微调,当业务进程 进程启动失败时,不会重启(如果entrypoint是业务进程时则会频繁重启),以保留现场方便开发排查问题。
健康检查的三心二意
Kubernetes 有一个readiness probe,用来检测项目的健康状态,上下游组件可以根据项目的 健康状态采取 相关措施。在readiness probe 的设置上,经过多次改变
- 每一个web项目会提供一个
/healthcheck
接口,/healthcheck
通过即表示项目启动成功 - 后来发现,对于rpc 服务,
/healthcheck
有时不能表示项目启动成功,需要检测rpc 服务启动时监听的端口 是否开启 - readiness probe配置(http 和 tcp方式任选)加大了业务开发的配置负担,经常出现配置不准确或中途改变导致readiness probe 探测失败,进而发出报警,业务开发不胜其烦,我们也非常困扰
- 于是将 readiness probe 配置为 exec 方式,由nile 根据项目情况 自动执行http 和tcp 探测,但仍然依赖 项目配置信息(比如rpc 服务端口)的准确性
- 基于“rpc 服务场景下,
/healthcheck
接口成功 但rpc 服务启动失败 的场景非常的少”的判断,我们将readiness probe 改回了http/healthcheck
方式。
liveness 起初是/healthcheck
- 有一次运维改动机房网络,导致liveness probe 探测失败(kubelet 无法访问本机所在 容器ip),kubelet 认为liveness probe 不通过 ==> livenessProbe涉及到 RestartPolicy,大量项目重启 ==> 因为项目之间存在依赖关系,依赖服务失败,项目本身启动失败 ==> 频繁重启
- 后来我们不再配置 liveness probe ,仅配置readiness probe
- 对于物理机坏等场景,k8s 可以正常恢复
- 如果容器内存不足 导致实例挂掉,k8s 无法自动重启,这个可以通过内存报警来预防
与发布平台对接
喜马拉雅在发布平台的实践中,为了保障线上服务的稳定,沉淀了一套自己的经验和规则。其中一条硬性规定就是:服务端发布任何项目,最开始只能先发布一个实例,观察效果,确认无误后,再发布剩余实例。 在实际使用时,验证时间可能会非常长,有时持续一周。这时,Kubernetes deployment 自带的滚动发布机制便有些弱。
因此,在容器发布系统的设计上,我们让一个项目对应两个deployment。新代码的发布 就是旧deployment replicas 逐步缩小,新deployment replicas 逐步扩大的过程。 业界有两种方案
- 每次发布新实例,都创建一个deployment,扩大新deployment 数量,缩小旧deployment 数量。
- 每次发布新实例,都创建一个deployment 作为灰度deployment。灰度验证成功,则更新旧的deployment。 我们最开始使用的是第一种方案,缺点就是发布工作分散在两个deployment 上,所有实例的销毁与创建速度无法控制。此外因为deployment 名字不确定,导致hpa 配置比较麻烦。
阿里的openkruise 实现了一个crd 名为 cloneset,可以实现上述类似的功能,后续计划逐步替换掉两个deployment方案 以精简发布系统代码。 全新设计一个crd 也是一个很不错的方案 阿里云 ACK + OpenKruise 助力掌门教育实现下一代容器发布系统 Triton
此外,容器发布系统对下屏蔽Kubernetes ,对上提供项目发布、回滚、扩缩容等接口,在接口定义上也多次反复。kubernetes client-java库 也较为臃肿,为此对发布代码也进行了多次优化。
针对开发日常的各种问题,比如项目ip是多少,项目为什么启动失败等,我们专门开发了一个后台,起了一个很唬的名字:容器云平台。试图将我们日常碰到的客服问题通过技术问题来解决,通过一个平台来归拢,哪怕不能实现开发完全自助式的操作,也可以尽量减少容器开发的排查时间。比如我们开发了一个wrench 检查组件,用来扫描java 项目的classpath、日志等,分析项目是否有jar 冲突、类冲突、tomcat 日志报错、业务日志报错等,开发在web页面 上触发wrench 执行即可。
云原生下的灰度体系建设阿里对灰度发布的系统性描述。 云原生 CI/CD 框架 Tekton 初体验
与已有中间件对接
喜马有自己自研的网关及rpc 框架,最初很少考虑容器的使用场景(比如每次发布ip 会变化)。此外,服务实例需要先调用 网关和rpc 框架提供的上线接口,才可以对外提供服务。服务销毁时,也必须先调用下线接口,待服务实例将已有流量处理完毕后再销毁。
为此我们提供了一个k8s-sync 组件,监听pod 状态变化,在适当实际调用 实例的上下线接口。后续计划自定义crd 比如WebService/RpcService,由自定义controller 完成实例的上下线 及其它工作。
如何做到web/rpc 服务的无损上下线?
- 上线,pod 配置readiness probe 对项目的healthcheck 进行健康检查。健康检查通过后,pod 进入ready 状态, k8s-sync 监听到pod ready事件,调用web/rpc 上线接口。readiness 由k8s 确保执行,可保证健康检查不成功不会上线。风险是如果k8s-sync 挂了 则健康检查通过的 pod 无法上线。解决办法
- k8s-sync 容器部署,或者systemctl 管理,挂了之后可以立即重启
- k8s-sync 通过Prometheus 抓取数据,配置了报警,挂了之后可以迅速通知到容器开发。
- 下线,k8s 先执行pod preStop逻辑,preStop 先调用web/rpc 下线接口,执行xdcs 提供的零流量检查接口, 检查通过,则preStop 执行完毕,销毁。 若项目未接入xdcs,则等待preStop 等待10s后,执行完毕。 销毁 ==> preStop 由k8s 负责确保执行, 正常发布/删除/节点移除/节点驱逐 都可以确保被执行,以确保服务无损。如果物理机节点直接挂了,则无法保证无损,因为一系列机制都来不及执行。
k8s-sync 同时也将 pod 信息同步到mysql 中,方便开发根据项目名、ip 等在后台查询并访问项目容器。随着k8s-sync 功能的丰富,我们对k8s-sync 也进行了多次重构。
解决微服务架构下流量有损问题的实践和探索总结的很全面。中间件的云原生化就是中间件基于k8s的场景进行各种适配。
体会
从16年到现在,一路走来,容器的各种上下游组件、公司的中间件并不是一开始就有或成熟的,落地过程真的可以用“逢山开路遇水搭桥” 来形容。
- 我们花了很大的精力 在容器 与公司已有环境的融合上,比学习容器技术本身花的精力都多。为此我经常跟小伙伴讲,我们的工作是容器化,其实质上容器技术“喜马拉雅化”
- 技术上与各种中间件做整合。为此开发了k8s-sync,改造了upsync
- 不要求开发docker,写dockerfile。为此开发barge,容器云平台等
- 实践的过程仿佛在走夜路,很多方案心里都吃不准,为此看了很多文章,加了很多微信,很感谢一些大牛无私的交流。对于一些方案,走了弯路,兜兜转转又回到了原点。但这个过程逼得我们去想本质,去反思哪些因素是真正重要的,哪些因素其实没那么重要,哪些问题必须严防死守,哪些问题事后处理即可。
- 成长经常不是以你计划的方式得到的。
- 比如最开始搞Kubernetes 落地的时候,想着成为一个Kubernetes 高手,但最后发现大量的时间在写发布系统、k8s-sync,但再回过头,发现增进了对k8s的理解。
- 笔者java 开发出身,容器相关的组件都是go语言实现的,在最开始给了笔者很大的学习负担。但两相交融,有幸对很多事情任何的更深刻,比如亲身接触java的共享内存模型与go的CSP模型,最终促进了对并发模型的理解。
- 为了大家多用容器,我们做了很多本不归属于容器开发的工作。尤其是在容器化初期,很多开发项目启动一有问题便认为是docker的问题, 我们经常要帮小伙伴排查到问题原因,以证明不是docker的问题。这是一个很烦人的事情,但又逼着我们把事情做的更好,更有利于追求卓越。 比如wrench 的开发,真的用技术解决了一个看似不是技术的问题。
- 一定要共同成长,多沟通,容器改变了基础设施、开发模式、习惯,尽量推动跟上级、同事同步,单靠一个人寸步难行。
最后想想,感慨很多,还是那句:凡是过往,皆为序章。
2年云原生落地实践在运维和开发侧踩过的6个坑 头两个故障排查很有启发。