Harbor高可用方案设计

1. 系统架构

本文档参照Harbor官方高可用方案说明，并且在Kubernetes集群通过helm来部署Harbor。

Harbor的大部分组件都是无状态的应用，针对该种应用比如portal、core、nginx等只需要增加其相应的副本数量即可；在存储数据层面，需要提供高可用的Postgresql、redis集群，另外针对镜像和chart服务也需要提供可持久的存储(PVCs)。鉴于以上理论，也就有了下面的Harbor高可用方案设计架构图(摘自Harbor官网)：

既然有了上图的系统架构设计，下面开始着手具体部署实现。

另外本文只针对Harbor高可用的设置，其它部署可参照Harbor NFS部署和Harbor CEPH部署。

2. 部署准备

2.1 Chart下载

首先下载Harbor Chart，参照如下操作即可：

# 添加helm harbor repo
helm repo add harbor https://helm.goharbor.io

# 下载chart
helm fetch harbor/harbor

# 解压缩
tar xvf harbor-xxx.tgz
cd harbor-xxx/

2.2 Harbor参数配置

跟常规部署一样，需要修改values.yaml文件：

  • 修改Harbor对外暴露方式：上面提到的两篇博文都是采用NodePort的暴露方式，此处建议采用Ingress，于是需要修改expose.ingress.hosts.core和expose.ingress.hosts.notary这两个字段；
  • 修改externalURL：修改成expose.ingress.hosts.core字段的值，但是前面加上协议名称；
  • 修改PostgreSQL配置：首先修改database.type --> external，然后填入database.external区域的信息比如访问数据库的host、端口、用户名、密码等信息，另外注意：这一块需要提前手动创建四个空数据库：harbor Core、Clair、Notary Server、Notary Signer，然后把数据库的名称填入database.external区域，至于PostgreSQL高可用部署下文会进一步说明；
  • 修改Redis配置：首先修改redis.type --> external，然后填入redis.external区域信息，高可用方案下如果采用Redis Sentinal方案，因为Harbor上游项目代码的Redis客户端不支持Sentinal，所以可以考虑使用HAProxy；
  • 持久化存储配置：这一块配置跟上面所提两篇博文一致，预先安装对应存储的驱动插件，然后依据StorageClass创建PVC进而提供PV方式；
  • 修改其他组件的副本数量：修改 portal.replicas , core.replicas , jobservice.replicas , registry.replicas , chartmuseum.replicas , clair.replicas , notary.server.replicas and notary.signer.replicas to n(n>=2，这里是3)；

配置完之后，我们需要在环境中搭建高可用的数据库：PostgreSQL和Redis。

3. PostgreSQL高可用部署

这里采用stolon来部署PostgreSQL的高可用，具体部署步骤可参考Stolon Inside Kubernetes。

一点说明：尽管helm hub上已经有stolon的chart，但是不建议使用，本人曾经尝试安装过几次，不过最后都没安装成功，原因未知。

3.1 下载源码和镜像

按如下操作即可：

# 源码下载
git clone https://github.com/sorintlab/stolon.git

# stolon镜像下载
docker pull sorintlab/stolon:v0.13.0-pg10  # 网上随便找的一个镜像，实际使用时可根据需求修改stolon/examples/kubernetes/image/docker/Dockerfile实现订制

# 进入kubernetes部署目录
cd stolon/examples/kubernetes/

3.2 初始化Stolon集群

# stolon集群初始化
kubectl run -i -t stolonctl --image=sorintlab/stolon:v0.13.0-pg10 --restart=Never --rm -- /usr/local/bin/stolonctl --cluster-name=kube-stolon --store-backend=kubernetes --kube-resource-kind=configmap init

3.3 参数配置

进入stolon kubernetes安装目录后，可以看到：

需要修改出不多：

  • 镜像信息：此处均修改成sorintlab/stolon:v0.13.0-pg10

  • postgres数据库用户名称：默认stolon，可通过修改stolon-keeper.yaml文件配置项完成设置；

  • postgres数据库访问密码：默认password1，在secret.yaml中存储，如需更改先base64转码后存入；

  • 后端存储配置：HA方案采用共享存储，这里提前预先安装ceph驱动插件只需在stolon-keeper.yaml文件做如下图示修改即可，至于容量大小按需填入；

  • 副本数量：按需填入，这里默认都是2；

3.4 组件安装

下面开始stolon各个组件的部署，依次执行如下命令即可：

 kubectl create -f stolon-sentinel.yaml
 kubectl create -f secret.yaml
 kubectl create -f stolon-keeper.yaml
 kubectl create -f stolon-proxy.yaml 
 kubectl create -f stolon-proxy-service.yaml

# RBAC相关
kubectl create -f role.yaml
kubectl create -f role-binding.yaml

如果出现如下结果说明安装基本上是ok了：

并且我们还可以通过kubectl logs命令发现两个keeper一个是master，而另一个则是standby。

3.5 Harbor高可用准备及相关参数调整

3.5.1 Harbor参数调整

更新values.yaml文件：

  • database.external.host --> stolon-proxy-service即stolon-proxy的service名称；
  • database.external.username --> stolon；
  • database.external.password --> password1；

3.5.2 Postgres初始化

如上面所说，需要预先在Postgres集群中创建几个空数据库，可借助kubernetes Job来完成。因为Postgres客户端命令行工具支持以文件传入SQL命令的方式，所以只需把创建数据库的命令放入几个文件里，然后通过一个脚本调用它们即可：

  • 几个sql命令文件：

  • 初始化脚本程序

#!/bin/bash
# postgresql.sh

host="stolon-proxy-service"
user="stolon"
db="postgres"
export PGPASSWORD="password1"

args=(
        # force postgres to not use the local unix socket (test "external" connectibility)
        --host "$host"
        --username "$user"
        --dbname "$db"
        --quiet --no-align --tuples-only
)

if select="$(echo 'SELECT 1' | psql "${args[@]}")" && [ "$select" = '1' ]; then
   psql -h stolon-proxy-service -p 5432 postgres -U stolon -f "/docker-entrypoint-initdb.d/notary_server.sql"
   psql -h stolon-proxy-service -p 5432 postgres -U stolon -f "/docker-entrypoint-initdb.d/notary_signer.sql"
   psql -h stolon-proxy-service -p 5432 postgres -U stolon -f "/docker-entrypoint-initdb.d/registry.sql"
   psql -h stolon-proxy-service -p 5432 postgres -U stolon -f "/docker-entrypoint-initdb.d/clair.sql"   
   exit 0
fi
exit 1
  • Job yaml文件
apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: stolon-init-database-job
spec:
  template:
    spec:
      containers:
      - name: stolon-proxy
        image: sorintlab/stolon:master-pg10
        command:
          - "/bin/bash"
          - "/docker-entrypoint-initdb.d/postgresql.sh"
        volumeMounts:
        - mountPath: /docker-entrypoint-initdb.d
          name: database
      restartPolicy: OnFailure     #失败重启
      volumes:
        - name: database
          hostPath:
            path: /postgres_init  # 把之前准备的sql和脚本文件放置这个目录下，总共5个文件
  activeDeadlineSeconds: 600   #10分钟没有complete，不再重启并移除Pod

把之前准备好的sql和脚本文件拷贝到各个worker节点/postgres_init目录，然后再master执行批处理任务即可完成数据库的初始化工作，另外如果新建的数据库名称跟Harbor配置不一致注意更新，自此Postgresql高可用部署完成。

4. Redis高可用部署

4.1 Redis哨兵集群部署

直接采用helm部署即可，操作步骤可参考如下：

helm repo add stable `https://kubernetes-charts.storage.googleapis.com` 
helm fetch stable/redis-ha
tar xvf redis-ha-xxx.tgz
cd redis-ha

修改values.yaml配置，修改的地方不多绝大部分默认配置即可，其中有两处额外注意一下：

  • redis访问密码设置：需提前创建一个包含redis密码信息的secret对象，比如下面这样：

然后通过kubectl create -f redis-secret.yaml创建，之后根据secret修改values.yaml对应认证信息即可：

(secret中密码都是base64转码之后的结果，此处redis密码： password1 )
注意：如果如本文redis集群最终要对接Harbor且采用haproxy tcp-check来侦测redis master，此处auth--> false。

  • 持久化存储设置：因为数据库后端采用共享存储，设置好PVC对应的storageclass和容量即可：

然后开始部署：

# 可以先检查下配置
helm install --name vienfu-redis-cluster . --debug --dry-run
# 正式安装
helm install --name vienfu-redis-cluster .

等待一会而便会发现部署完成了：


下面做个简单测试：


4.2 Harbor高可用准备及参数调整

一般情况下只需访问redis-sentinal集群服务便可对redis master进行读写，但是由于Harbor内置的redis客户端不支持sentinal，所以直接访问redis sentinal服务是不行的。那么直接访问redis-server的服务可以吗？答案也是不可以的，因为这有可能后端最终访问到redis slave节点，而slave节点却是只读的，所以需要其他一种方式能够从redis server节点中找出redis master，根据官方文档提示采用HAProxy，仔细查阅下HAProxy配置官方文档，可以通过haproxy tcp-check功能来锁定redis master，如下是可参照的haproxy配置：

# cat /etc/haproxy/conf.d/redis-ha.conf

frontend ft_redis
 bind 10.0.2.15:6379 name redis
 default_backend bk_redis

backend bk_redis
 option tcp-check
 tcp-check connect
 tcp-check send PING\r\n
 tcp-check expect string +PONG
 tcp-check send info\ replication\r\n
 tcp-check expect string role:master
 tcp-check send QUIT\r\n
 tcp-check expect string +OK
 server R1 vienfu-redis-cluster-redis-ha-server-0.vienfu-redis-cluster-redis-ha.default.svc.cluster.local:6379 check inter 1s
 server R2 vienfu-redis-cluster-redis-ha-server-1.vienfu-redis-cluster-redis-ha.default.svc.cluster.local:6379 check inter 1s
 server R3 vienfu-redis-cluster-redis-ha-server-2.vienfu-redis-cluster-redis-ha.default.svc.cluster.local:6379 check inter 1s

然后设置开机启动及重启haproxy服务即可。

注意此处也要对应调整Harbor参数配置：redis.external.host --> 上面haproxy配置的VIP：10.0.2.15。

4.2.1 其它说明

此外如你所见，此处haproxy后端server的配置采用的是对应server的域名，直接使用POD IP也可以，不过考虑到该IP可能会变，所以建议使用域名来配置haproxy后端server，那么节点如何解析kubernetes的service域名呢？对，通过CoreDNS。

首先，需要获取CoreDNS对应的nameserver，很简单执行如下命令即可：

kubectl get svc -n kube-system

把结果dns服务对应的CLUSTER-IP作为新增的nameserver配置到节点的域名配置文件中(一般默认/etc/resolve.conf)，不过高版本的linux一般都是通过systemd来控制域名解析服务，如果直接修改该文件重启域名服务是不生效的，在此提供一个简单方法直接关掉systemd-resolved并且禁用开机启动，这样直接修改/etc/resolve.conf就立刻生效了，其他方法可参照Ubuntu 18.04修改DNS。

之后，重启haproxy服务的过程中可能会碰到如下问题：提示后端server的域名无法解析，但是执行nslookup命令却能解析域名，发现也ping不通，最终参照网上nslookup works but can not ping问题最终得以解决。

5. Harbor HA安装

按照如下命令执行完成最终部署：

# 可先检查下Harbor配置
helm install --name harbor-ha . --debug --dry-run

# 正式部署
helm install --name harbor-ha .
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