利用K8S助力OpenStack生产环境部署简要分析

问题:

    openstack与k8s组合一直是个头疼的问题,特别是利用k8s去部署openstack环境。由于openstack是一套iaas,与服务器硬件、系统软件交互较多,本身的部署也要花大量的心思去设计一套方案,拿社区的部署工具,即使是fuel,也无法满足真正的生产需求。如何将openstack服务容器化,利用k8s真正做到快速部署,一直是个难题。

难点解决:

    Q1:如何完成openstack依赖组件(如mysql、rabbitmq)的部署?  A:建议在没有专业团队维护的情况下,还是不要容器化,这些服务内部有自身高可用设计,且为非无状态服务,暴力不可取。

    Q2:如何规划k8s网络插件及node间组网? A:由于生产环境的openstack也有sdn,网络复杂,最简单的方法,就是不依靠插件,完全使用hostnet的方法。暴露物理机网络给pod,以便服务能够访问管理、业务、存储三个网络。

    Q3:服务负载均衡设计? A:负载均衡不依赖K8S,还是继续使用HAProxy+KeepAlived的方案。与web pod服务不用,生产环境会详细规划方案,具体服务落到哪些节点都是固定的。另外不用service,减轻网络插件带来的不稳定性。

    Q4:如何同步数据库和创建keystone中的认证信息? A:这里利用一个restartPolicy为Never的POD(取名为bootstrap),启动后执行脚本完成操作。

    Q5:需要使用的POD的kind类型? A:api服务使用daemonset,保证落到对应的标签;rpc服务使用deployment,方便伸缩;nova-compute、ironic-conductor这种依赖hostname服务,也应该使用daemonset。

    Q6:服务运行日志怎么办? A:日志一律挂在主机的/var/log/openstack下,方便查看和ELK分析。

    Q7:openstack配置文件怎么修改? A:由于同一pod不同node下的容器组件配置文件可能还是不同的,设计了一个config节点,容器启动后利用脚本拉取conf文件模板,并进行修改。

设计:

K8S YAML设计(以具有代表性的cinder为例) :

cinder-bootstrap.yaml

bootstrap服务用于同步数据库及创建endpoint,需要与管理网通信,label选择只有管理网的core,运行一次即可。

cinder-api.yaml

cinder-api服务需要与管理网通信,label选择有管理网的core,使用DaemonSet。

cinder-volume.yaml

cinder-volume服务与存储网通信,label选择有管理、业务、存储三网的business,使用Deployment。

DockerFile设计(和上述cinder对应):

cinder-bootstrap/Dockerfile:

cinder-bootstrap.sh即为拉取配置模板,同步数据库,创建keystone信息的脚本,不展示了,点到为止。

cinder-api/Dockerfile:

cinder-api.sh即为拉取配置模板,改修配置文件,执行cinder-api命令的脚本。

生产环境设计:

    这是一个ironic环境的方案(部分线段没有画完)。可以看到,k8s-api周围是部署时所需的网络(电口),生产环境运行是可以去掉的,即整个openstack环境不依赖该k8s节点是否正常。

总结:

设计优势

1. 部署、恢复速度快:准备好非openstack组件外(mysql、rabbitmq、haproxy、keepalived等),使用k8s的pod、deployment、daemonset实现自动化部署和高速回溯。

2. 服务及主机监控:主机信息(cpu、内存、文件系统、网络)使用kubelet的cAdvisor监控,通过web展示;openstack服务使用heapster监控,通过k8s dashboard展示,方便运维。

3. 服务高可用、弹性伸缩、快速扩容:openstack进程服务使用k8s的failover机制(包括容器异常重启及故障迁移),弹性伸缩改进了例如nova-scheduler、cinder-volume这些依赖rpc服务的高可用方式,daemonset负责API节点以及nova-compute、ironic-conductor节点的快速扩容。

4. 可视化容器仓库及滚动升级:使用harbor作为容器提供,提供portal界面;k8s的滚动升级能够在尽可能保证服务的情况下,逐步升级版本。

5. Config配置文件节点:所有配置文件放在同一目录下,使用git控制版本,k8s重建服务即可更新配置。

6. 日志分析:所有openstack日志都放在控制节点的/var/log/openstack下,使用logstash的daemonset,配合es、kibana分析,快速定位问题。

7. CICD:修改配置文件{通过修改config节点配置文件->git commit->k8s重建服务};版本升级{新版本rpm包更新至源->运维节点生成最新容器镜像、打tag、上传至harbor仓库->k8s滚动升级};错误回退{k8s能够滚动回退到历史版本}。

缺点

比较适合生产环境,测试环境调试代码比较繁琐。

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