DockOne微信分享(一九二):360搜索容器云探索与实践


【编者的话】随着容器化进程的加速,容器编排的需求也越来越强烈。而容器编排也经历了从Kubernetes、Mesos和Swarm三足鼎立到今天的Kubernetes一统江湖的局面。现在越来越多的公司选择基于Kubernetes来构建企业内部的私有云。本次分享将为大家介绍360搜索基于Kubernetes打造私有云的整体架构,以及遇到的一些问题和解决方案,希望可以使大家在打造私有云过程中少走一些弯路。

发展历程

发展初衷

  • 快速迭代:提升上线效率,开发自助上线并可以快速回滚。
  • 提高资源利用率:不用类型业务混布,充分利用机器资源。


发展历史

360搜索从2016年开始探索基于Kubernetes打造公司私有云平台,由于当时Kuebrnetes对有状态服务支持力度有限以及历史遗留业务容器化难度较大,因此Kubernetes主要负责部署一些无状态的Web服务。

从2017年开始Kubernetes逐渐在私有云市场占据了绝对优势,已然成为容器编排的标准。同时Kubernetes对有状态的服务支持逐渐完善,我们开始完全基于Kubernetes打造私有云平台。目前已稳定运行上万台容器。

架构设计

下图是云平台整体架构。
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网络

Flannel时代
早期使用的是Flannel VXLAN网络模型,存在转发表项太多的问题。
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后面Flannel优化,降低了转发表项。
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接入方面使用ExternalIP边缘节点的模式,由iptables做nat。
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后面做了dsr优化,回程数据包不走Flannel网卡。
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Calico时代

由于集群规模扩张,同时公司基础网络也支持了BGP,所有集群都迁移到了Calico。

下图是Calico的通讯模式,去掉了vxlan造成的overhead。
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IDC网络模型:
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关于Calico的一些改造点:
  • 服务器相同as号,方便部署
  • 使用原有默认路由,ToR不向下宣告路由
  • 聚合到27位路由,宣告给ToR
  • 通过annotation实现32位路由


网络改造具体详见团队同事的文章:《容器网络——从CNI到Calico》。

存储

由于搜索有状态的业务较多,最早有状态的服务无法迁移,自己维护了一套Gluster集群,支持了很长一段时间业务存储。

后来公司存储团队提供了Ceph RBD和Cephfs存储服务,有状态的业务逐渐迁移到了Ceph。存储管理自己开发了Robin(即将开源,敬请期待)组件,用于管理RBD的image对象以及Cephfs的路径。

日志

目前我们的日志搜集方式是业务输出日志到std,Docker将std输出存放到日志目录,Kubelet通过软连的方式连接到/var/log/containers目录。

早期日志是Logstash统一到/var/log/containers目录下搜集,经过处理发送到Kafka,之后业务去Kafka消费或者直接进HDFS。但随着业务日志量的增加,Logstash耗费资源越来越多,日志积压也越来越严重,此时Filebeat功能已经逐渐完善,但缺少了一些解析Kubernetes资源的功能,于是我们自己扩展了一下Filebeat,自己实现了一个Kubernetes Processor,用于增加Kubernetes的相关标签,比如Deployment Name、Pod Name等。同时还做了一些性能优化,使得单机处理能力大幅提升。具体可以参见我之前写过的博客:《Filebeat优化实践》。

Wayne平台

Kubernetes虽然很强大,但并不是万能的,要打造一个简单易用的云平台仅仅有Kubernetes是远远不够的。比如:
  • Kubernetes配置过于复杂,直接让开发人员配置Kubernetes对象难度太高,而且也比较容易出错。
  • 由于Kubernetes对权限管理并不完善,不同人员分配不同的权限实现比较困难。
  • Kubernetes想要快速回滚到历史版本比较困难,虽然Deployment保留了历史的RS对象,但是很难知道每个版本做了什么更改,想要快速回滚也比较困难。


此时,Wayne作为一个私有云平台的统一入口应运而生。

Wayne简介

Wayne是一个通用的、基于Web的Kubernetes多集群一站式可视化管理平台。内置了丰富多样的功能,满足企业的通用需求,同时插件化的方式可以方便集成定制化功能。

Wayne已大规模服务于360搜索,承载了公司绝大部分业务,稳定管理了上万个容器。
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Wayne可以做什么?

  • 可视化操作:提供直观、简便的方式操作Kubernetes集群,减小学习成本,快速上线业务。
  • 多样的编辑模式:支持图形化编辑,也支持Json、Yaml两种高级定制化编辑模式。
  • 微内核架构:采用可扩展的插件化方式开发,定制化选择特性功能,更方便的集成符合企业需求的新功能。
  • 多集群管理:可以同时管理多个Kubernetes集群,更方便的管理多个集群。
  • 丰富的权限管理:将资源抽象化为部门、项目级别,角色的权限可以更细化的控制,适用于多部门、多项目的统一集中管理。
  • 多种登录模式:支持企业级LDAP登录、支持OAuth2登录,支持数据库登录多种模式。
  • 完备的审计:所有操作都会有完整的审计功能,方便追踪操作历史。
  • 开放平台:支持APIKey开放平台,用户可自主申请相关APIKey并管理自己的项目。
  • 多层次监控:提供多级别的监控统计信息,实时关注集群的运行状态。


集成WebShell

为了方便用户在线查看日志及进入容器调试,Wayne集成了WebShell功能,用户可以查看Pod列表并且可以进入容器进行调试。
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踩过的一些坑

Pod健康检查正常,但通过边缘节点无法访问到这个节点上的Pod。

原因:由于我们之前试用的是Flannel网络,Flannel挂了无法正常启动,会导致这台机器上的服务无法正常访问。

解决方案:需要监控Falnnel组件的状态,如果异常立即报警。

Deployment滚动更新过程中流量负载均衡异常,会出现丢失请求的情况。

原因:Pod Terminating过程中,有些机器的Iptable还未刷新,导致部分流量仍然请求到Terminating的Pod上,导致请求出错。详情参见:
https://github.com/kubernetes/ ... 47597
https://github.com/kubernetes/ ... 43576

解决方案:利用Kubernetes的preStop特性为每个Pod设置一个退出时间,让每个Pod收到退出信号时时默认等待一段时间再退出。

Kubernetes1.9之前Apiserver挂掉之后Kubernetes Endpoints不更新,导致部分访问失败。

原因:Kubernetes1.9之前只要Apiserver启动成功Kubernetes Endpoints便不再更新,需手动维护。

解决方案:升级到Kubernetes 1.10版本后设置 –endpoint-reconciler-type = lease
Use an endpoint reconciler (master-count, lease, none)

Iptables莫名丢弃syn包
0xffffffff815a6a0b : nf_hook_slow+0xeb/0x110 [kernel]
0xffffffff815b6bee : ip_output+0xce/0xe0 [kernel]
0xffffffff815b2646 : ip_forward_finish+0x66/0x80 [kernel]
0xffffffff815b29c7 : ip_forward+0x367/0x470 [kernel]
0xffffffff815b062a : ip_rcv_finish+0x8a/0x350 [kernel]
0xffffffff815b0fb6 : ip_rcv+0x2b6/0x410 [kernel]
0xffffffff8156f9e2 : __netif_receive_skb_core+0x582/0x800 [kernel]
0xffffffff8156fc78 : __netif_receive_skb+0x18/0x60 [kernel]
0xffffffff8156fd00 : netif_receive_skb_internal+0x40/0xc0 [kernel]
0xffffffff81570e88 : napi_gro_receive+0xd8/0x130 [kernel]
0xffffffffa0164df6 : ixgbe_clean_rx_irq+0x466/0xa70 [ixgbe]
0xffffffffa01661bb : ixgbe_poll+0x38b/0x840 [ixgbe]
0xffffffff81570510 : net_rx_action+0x170/0x380 [kernel]
0xffffffff8108f2cf : __do_softirq+0xef/0x280 [kernel]
0xffffffff8108f498 : run_ksoftirqd+0x38/0x50 [kernel]
0xffffffff810b927f : smpboot_thread_fn+0x12f/0x180 [kernel]
0xffffffff810b06ff : kthread+0xcf/0xe0 [kernel]
0xffffffff81696958 : ret_from_fork+0x58/0x90 [kernel]

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原因:这个是nf_conntrack设计时对性能的权衡,使用rcu锁,导致snat可能获取到重复的local port,然后丢弃报文,上面是内核中一些函数调用链,具体代码不展开了。
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解决方案:有两种缓解方式。
  • 增加local ip数量,降低冲突概率
  • snat中local port选择增加随机过程,实际上centos内核模块有这个功能,只是centos7上iptables命令没实现,可以通过修改iptables代码,在netlink调用时加入NF_NAT_RANGE_PROTO_RANDOM_FULLY


未来发展方向

Wayne开源

360搜索私有云平台在搭建过程中从很多CNCF项目中收益,本着取之开源,回馈开源的精神,我们决定将Wayne平台开源,并且会持续开发和长期维护。考虑到目前官方Dashboard并不太好用,而且不支持多集群和多租户管理。相信Wayne的开源会给很多人带来收益。

项目地址:https://github.com/Qihoo360/wayne

服务更多业务迁移

目前私有云平台服务容器仅有上万个,还有大量业务没有迁移上云,之后会加大力度协助适合的业务迁移到云平台。

Q&A

Q:BGP的Calico应该是直连容器了吧,那么snat时syn包被丢弃这个是发生在什么场景下的呢?
A:边缘节点发生的,使用的是ExternalIP模式,以后会改造成直连容器。

Q:如果新老业务存在相互调用,新老业务不在同一个虚拟网络中,之间网络如何打通?rpc呢?
A:统一使用LVS VIP调用的,集群内部可以使用SVC域名访问。

以上内容根据2018年11月13日晚微信群分享内容整理。分享人郭少巍,360搜索容器云平台工程师,从事私有云开发架构设计3年多,负责Kubernetes容器平台的推广与建设,Wayne平台的核心开发者。DockOne每周都会组织定向的技术分享,欢迎感兴趣的同学加微信:liyingjiesd,进群参与,您有想听的话题或者想分享的话题都可以给我们留言。

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