Dubbo微服务架构下的Kubernetes云平台建设实践

女爷i 2023-06-15 06:57 175阅读 0赞

以下文章来源于UCloud技术 ，作者乐心医疗运维团队

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Kubernetes 自2014年被 Google 开源以来，很快便成为了容器编排领域的标准。因其支持自动化部署、大规模可伸缩和容器化管理等天然优势，已经被广泛接纳。但由于 Kubernetes 本身的复杂性，也让很多企业的 Kubernetes 探索之路充满挑战。

从最初的自建 Kubernetes 到后来迁移至 UK8S 平台，整个过程遇到了哪些问题并如何解决的呢？本文将带来乐心医疗在 Kubernetes 平台建设方面的思考与实践。

**选择Kubernetes**

乐心医疗成立于2002年，业务采用的是基于 Dubbo 微服务框架的分布式架构，由于微服务存在数量多、配置冗杂等问题，最初我们使用了 Ansible 作为配置管理工具，虽然可以较好地解决批量系统配置、批量程序部署的问题，但依然难以应对上百个微服务的频繁扩缩容及快速迭代。

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图：Dubbo框架

2016年初，随着容器技术的兴起，我们调研了诸如 Mesos、Swarm、Kubernetes 等方案，由于 Kubernetes 能完美解决调度、负载均衡、集群管理、伸缩等微服务面临的问题，因此在2016年6月份，经过内部评估之后，我们最终选择了 Kubernetes。

**自建Kubernetes**

最开始搭建 Kubernetes 需要手动依次打包下载环境需要的所有二进制文件、验证配置环境变量、安装各种网络存储等插件，整个一套搭建流程完成下来非常耗费时间且易出错。后续还需要持续进行手动维护 Kubernetes 集群，例如升级 Kubernetes 版本、内置组件版本等。

2016年6月，乐心医疗的第一个生产用 Kubernetes 集群正式上线。在使用自建 Kubernetes 的过程中，产生了多次因网络、存储插件产生的故障，大部分问题都可以通过 Google 搜索解决，但存在一些涉及到 Kubernetes 核心组件的 BUG，只能通过手动升级 Kubernetes 集群来解决，而 Kubernetes 热升级非常麻烦，这对于当时我们只有两个人的运维团队来说是一个很大的挑战。

除了耗费大量时间和运维人力成本外，自建 Kubernetes 在面临业务发展需要不断新增节点时，很难及时应对业务扩容的需求，不够灵活弹性。所以 UCloud 于2018年推出 UK8S 后，乐心医疗的运维团队在开会讨论之后一致决定尽快迁移到 UK8S。

以下是乐心医疗自建 Kubernetes 过程中用到的开源工具（可供参考）：

*  Ansible - 管理服务器配置。
 *  kubespray - 安装 Kubernetes 集群（需要自行解决 Kubernetes 组件的下载网络问题）。
 *  ROOK - 存储解决方案。
 *  Harbor - 镜像中心（由于云厂商提供的免费镜像中心功能无法满足我们的业务需求，所以仍无法避免自建镜像中心）。

**迁移至UK8S**

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图：UK8S 控制台界面

使用 UCloud 的容器云 UK8S 解决了自建 Kubernetes 常见的网络、存储问题，特别是存储可直接使用 UDisk、UFS，之前自建 Kubernetes 使用到的 Nginx 也被负载均衡 ULB 所取代，极大地简化了运维 Kubernetes 的负担。

下面以使用 Helm 部署应用的例子来说明：

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# 安装 openldap$ helm install --namespace openldap --name openldap \--set env.LDAP_ORGANISATION="xxx Inc" \--set env.LDAP_DOMAIN="xxx.com" \--set-string env.LDAP_READONLY_USER=true \--set env.LDAP_READONLY_USER_USERNAME="readonly" \--set env.LDAP_READONLY_USER_PASSWORD="xxx" \--set persistence.enabled=true \# 指定存储类别为 udisk-ssd--set persistence.storageClass=udisk-ssd \--set service.type=LoadBalancer \# 使用内网负载--set service.annotations."service\.beta\.kubernetes\.io\/ucloud-load-balancer-type"="inner" \--set service.annotations."service\.beta\.kubernetes\.io\/ucloud-load-balancer-vserver-protocol"="tcp" \stable/openldap

如上，存储我们直接使用了 UCloud 的 SSD 云硬盘，运行在 UK8S 里面的 Service 通过内网 ULB 对 VPC 内暴露，集群外部的业务可直接通过 IP 调用。

**日志、监控、CI/CD是业务上 Kubernetes 绕不过的话题，接下来分享下我们在这几个模块的实践经验。**

**日志平台**

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图：架构图

在日志管理上，我们的实现原理如下：

1、采用 kafka 作为日志缓冲，在高并发情况下可以通过队列就能起到削峰填谷的作用，防止es 集群丢失数据。

2、实现动态 schema，业务可以自定义 schema，方便日志检索和查询。

3、每一个业务有独立的索引。

*  **UK8S 保障高可用**

业务日志的采集流程为：微服务（log4j2.xml）-> kafka 集群 -> ES 集群 -> Kibana 呈现。

日志的索引名称在 log4j2.xml 配置文件中定义。

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图：log4j2.xml 部分配置

以下是日志中心的工作负载详情：

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图：logcenter 工作负载（截图来自 Rancher 控制台）

从上图可以看出我们整套日志服务（kafka、ES）都部署在 UK8S 集群中，除了 kibana 之外，其他所有服务都是多副本，通过集群部署的方式，减少数据丢失的风险。各组件全部使用 helm 工具部署更新，其中存储采用了 UCloud 云硬盘 UDisk。

Kibana 界面的索引名称来源于 log4j2.xml 中的定义的变量：

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图：索引管理

由于乐心健康 APP 的设备业务会产生大量日志，导致 ES 节点不定期产生 yellow 状态，所以后期还需要与我们的研发人员协调，减少无用日志，并优化日志索引。

**监控平台**

针对 Kubernetes 集群的监控方案有很多，这里主要说明一下我们在性能监控和业务监控两个方面的方案选择。

*  **性能监控**

性能监控采用了美团点评开源的分布式实时监控系统—— CAT 工具，这里选择 CAT 的原因是由于它是一个实时系统且监控数据支持全量统计。

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图：CAT 架构

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图：CAT 状态界面

*   **业务监控**

业务监控我们采用业界通用的 Prometheus + Grafana 来实现。

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图：Grafana 监控仪表盘

**代码发布（CI/CD）**

当前使用内部研发的代码发布平台，通过调用 Jenkins API 实现代码的发布构建工作。

![format_png 9][]图：Pipeline 发布流程

每个业务有Beta 和 Prod两套环境，使用同一套 Pipeline 脚本，Beta 环境构建好的镜像直接拿来给 Prod 环境使用。

不过由于 Beta 环境的脚本会定期做一些优化更新，为了避免对 Prod 环境的发布产生影响，所以后期会考虑不再使用两个 Pipeline。计划采用 Drone 替换掉 Jenkins，Drone 是云原生的持续化交付工具，配置采用了 yaml 格式，更加清晰易懂，而 Jenkins Pipeline 的语法坑比较多，插件管理混乱。

**服务暴露**

生产和测试环境我们目前使用的是两套方案，生产环境中是直接使用了 nginx-ingress，并通过外网 ULB 直接暴露到公网，测试环境目前在使用 Konga，后续运行稳定的话，会在生产环境上线替掉 nginx-ingress。服务网关选用 Konga，是因为其界面比 Kong更加友好，且可以直接部署在 UK8S 中。

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图：Konga 仪表盘

**配置中心**

之前使用 Disconf，目前已替换为 Apollo，所有的配置文件都放在 Apollo 中，同一个镜像运行在不同的 namespace 时，会根据预定义的 configmap 中的 ENV 环境变量，从 Apollo 获取不同的配置信息。替换掉 Disconf 的原因是其源码已长期未更新，不能满足当前日益增长的微服务架构扩展，且没有严格的权限管控，操作日志记录等功能。

**总结**

在迁移至 UK8S 平台后，乐心医疗深切体会到云服务商 UCloud 提供的 Kubernetes 平台的好处，除了可以免去 Kubernetes 集群自身的搭建及后期维护等运维工作，在 Kubernetes 集群的稳定性、高性能、自动伸缩等方面，UK8S 也能够提供更加专业的服务能力。

乐心运维团队在迁移至 UCloud 提供的 Kubernetes 平台之前，一直忙于解决自建  Kubernetes 中的因网络、存储或 Kubernetes 组件自身 bug 引起的突发故障，几乎没有时间来做提升运维效率的工作。在抛弃自建 Kubernetes 之后，乐心运维团队实现了 CI/CD 全部由 Jenkins Pipeline groovy 脚本管理，进而开发了代码管理平台，使技术团队的每个成员都能更方便的参与到运维工作中。

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