Kubernetes. Part II: Setup Cluster With Kubeadm. Plugins

Після ознайомлення з теорією можна перейти і до практичної частини. Цього разу установимо кластер Kubernetes на bare-metal, тобто звичайні віртуальні машини чи залізні сервера, що не входять до існуючих IAAS платформ.

Способів установки Kubernetes кластеру існує дуже багато. Всі ці перераховані варіанти різної актуальності, необхідно дивитись і перевіряти все уважно, щоб не витратити зайвого часу на марні спроби. Найбільш популярні способи:

• minikube чи kind. Найпростіший спосіб установки Kubernetes на власний локальний PC. Буде корисний людям, котрі хочуть приступити до вивчення Kubernetes, не втрачаючи купу часу на його більш повноцінну установку, чи локального тестування роботи додатків, що потреують цього середовища.
  
• kubeadm. Офіційний, доволі мануальний спосіб. Підтримує установку на звичайні bare-metal сервера чи віртуальні машини, що працюють під управлінням OS Linux. Наразі kubeadm також підтримує створення HA (High Availability) Master інсталяцій.
• kops. Призначений для розгортання Kubernetes на AWS, для чого використовує API-виклики платформи. Написаний на мові Go. Як зазначено на github сторінці проекту, робота kops з GCE, OpenStack та DigitalOcean перебуває в статусі бета, а в майбутньому також планується підтримка інших хмарних платформ. Також підтримує розгортання HA Master конфігурацій.
• kubespray. Це набір Ansible плейбуків для розгортання Kubernetes на платформах AWS, GCE, Azure, OpenStack, vSphere, bare-metal машинах і т.п. Має найбільш обширний список підтримки дистрибутивів Linux. Також підтримує установку HA Master конфігурацій. Це community-проект, детальніше про нього можна прочитати за посиланням.
• K0s. Установка K8s по ssh але, на відміну від Kubespray, без залучення Ansible. Написаний на мові Go компанією Mirantis. Я йому присвятив окрему статтю в блозі, де і можна ознайомитись із деталями.
• Варіанти, що пропонують провайдери хостингів чи клауди. На зразок AWS Elastic Kubernetes Service (EKS) чи Google Kubernetes Engine (GKE). Мабуть найпростіший варіант, котрий в тому числі найпростіший в обслуговуванні.
• Та багато-багато інших варіантів

У цій статті ми розгорнемо власний кластер Kubernetes за допомогою утиліти kubeadm. Це буде не HA інсталяція (тобто не production-ready варіант) на основі операційної системи Ubuntu 20.04, що в свою чергу працюватиме в системі віртуалізації VirtualBox. Перелік адрес хостів та їх доменів наступний:

k8s-m-a  192.168.1.45
k8s-s-a    192.168.1.48
k8s-s-b    192.168.1.49

Як рекомендує офіційна документація, кожній віртуальній машині варто виділити як мінімум 2ГБ оперативної пам’яті і 2 ядра, інакше може не вистачити місця для запуску додатків.

Graphite. Stack Based On ClickHouse

Graphite - це моніторингова система, що працює за push-моделлю, тобто отримує дані від вузлів, а не опитує їх. Вона чудово підходить для збирання та аналізу метрик і, завдяки вбудованому механізму ущільнення даних (storage aggregation/rollup/retention/downsampling), ці дані можуть зберігатись на протязі дійсно пристойного часу (декілька років).

Graphite був написаний Крісом Дейвісом (Chris Davis), співробітником компанії Orbitz в 2006 році. Мова програмування оригінального проекту - Python, але наразі майже всі компоненти Graphite можна замінити на сторонні, написані на мові Go. Більш того, навіть бібліотеку Whisper для роботи з базою Graphite можна замінити на альтернативні рішення зі збереженням даних в базі Cassandra, ClickHouse і т.п. Якраз про останній і піде мова цього разу.

Детальніше про оригінальний стек Graphite можна почитати в моїй попередній статті. До його недоліків можна віднести досить слабку продуктивність, неефективну роботу з дисковим простором, відсутність можливості масштабування бази даних і ін. Але це зовсім не значить, що він не підійде у випадках не надто високих навантажень.

Спершу пройдемось по кожному із компонентів та опишемо їх призначення.

• Carbon-clickhouse - демон, що працює у якості заміни оригінального Carbon та може писати отримані метрики від третіх систем в базу даних ClickHouse.
• ClickHouse - OLAP база даних, що була розроблена в компанії Yandex, проте із 2021 року вона розвивається в межах окремої одноіменної компанії. Пізніше розповім про неї детальніше.
• Graphite-clickhouse - проміжне програмне забезпечення для роботи між API сервісом та базою ClickHouse.
• Carbonapi - API-сервер Graphite, написаний на мові Go. Теоретично замість нього може бути використано Graphite-web (оригінальна імплементація API та веб-панель) чи Graphite-api (лише API на Flask фреймворку)
• Grafana - веб-панель на Go/NodeJS для побудови та відображення метрик. Вміє опитувати Graphite "із коробки", підтримує всі його API-функції. Для Grafana-и увесь описаний вгорі стек буде виглядати як звичайна інсталяція Graphite-у.

credits https://github.com/lomik/graphite-clickhouse#work-scheme

елементи наведені пунктиром - опціональні

У свою чергу Carbon-clickhouse та Graphite-clickhouse - по деяких опосередкованих даних розробки компанії Mail.ru, а Carbonapi - Booking.com.

Prometheus. From Metrics To Insight

Prometheus  - моніторингова система з відкритим вихідним кодом,  була створена та розроблялась в компанії Soundcloud з 2012, а в 2015 році представлена публічно і наразі розвивається незалежно.

Переважно написана на мові Go колишніми співробітниками компанії Google. Прототипом Prometheus виступала моніторингова система Borgmon. Ця моніторингова система має наступні переваги/недоліки/особливості:

• багатовимірну модель даних, з часовими рядами, що ідентифікуються назвою метрики та парою ключ/значення;
• гнучку мову запитів, що використовує цю модель;
• pull-модель роботи серверу, збирання даних відбувається опитуванням вузлів, що моніторяться, по протоколу HTTP (хоча існує також Pushgateway, що працює по push-моделі і призначений для збирання метрик з недовговічних вузлів);
• відсутність залежності від розподілених віддалених сховищ; кожен вузол Prometheus є автономним;
• об'єкти моніторингу можуть додаватись вручну до основного конфігураційного файлу Prometheus чи автоматично через service discovery (Consul, API/теги AWS, GCP, Kubernetes, Openstack та інші).

Як вже було згадано, Prometheus - це моніторингова система, що працює за pull-моделлю. Тобто сервер опитує власноруч кожен вузол, що потребує моніторингу. На думку авторів проекту, така модель дещо краща за push-модель (коли метрики відправляються самостійно на сервер моніторингу без жодних запитів). Чудовим прикладом останньої є Sensu, про яку я вже писав декілька років тому.

Kubernetes. Part VI: Setup HA Master Cluster on AWS With Kops

Раніше я вже робив огляд актуальних способів установки Kubernetes та описував досить детально його установку через Kubeadm і Kubespray. Цього ж разу мова піде про інший метод установки кластеру високої доступності - Kops.

Kops (Kubernetes Operation) - це програмне забезпечення написане на мові Go, що дозволяє вирішувати проблеми установки та обслуговування кластеру Kubernetes. Серед його особливостей та переваг можна відзначити наступні:

• Підтримує установку кластерів для cloud-платформ AWS, GCE (beta статус), DigitalOcean (зі значними обмеженнями), VMWare Vsphere (alpha статус).
• Здатний інсталювати кластери високої доступності (HA), може налаштовувати мульти-майстер конфігурації з урахуванням можливостей та сервісів cloud-платформ. 
• Підтримує ідемпотентність операцій над кластером; перед застосуванням змін здатен інформувати, що саме буде змінено (dry-runs).
• Опис інфраструктури може зберігати в Terraform темплейтах чи CloudFormation.
• Підтримує установку додатків Kubernetes (Dashboard, EFK, Prometheus Operator, Ingress і інші). У свою чергу вони можуть бути дещо змінені задля кращої інтеграції з функціоналом cloud-платформи.
• Налаштування зберігає в форматі YAML.
• Підтримує 8 різних плагінів для опису оверлейної мережі pod-to-pod/pod-to-service (CNI Networking)

Як і Kubespray, для установки та налаштування кластеру "під капотом" Kops використовує Kubeadm. Якщо ж існують плани в недалекому майбутньому мігрувати з AWS на інші платформи (в т.ч. baremetal) можливо ліпше буде одразу інвестувати час в Kubespray, адже це набір Ansible-ролей, котрі, за необхідності, відносно легко відредагувати під власні потреби. Знову ж, він підтримує значно обширніший список підтримуваних платформ.

1. PREREQUIREMENTS

Для того щоб перейти до установки Kubernetes кластеру спочатку необхідно встановити awscli та kops. Перший розповсюджується як python-пакет, котрий із легкістю можна встановити через pip:

$ pip install awscli --upgrade --user

$ aws --version
aws-cli/1.15.37 Python/3.6.3 Linux/4.13.0-43-generic botocore/1.10.37

Grafana. Frontend to Graphite

Місяць тому я писав про налаштування та конфігурацію Graphite та пообіцяв незабаром розповісти про Grafana. І ось лише сьогодні я виконую свою обіцянку.

Справа в тому, що Graphite має не надто зручну панель відображення графіків. Звісно вона володіє необхідним мінімумом, але не більше (наприклад, не можна швидко збільшити регіон графіку). Можливо це і було поштовхом для появи Grafana.

Grafana - це фронтенд для відображення графіків, що має швидкий та зручний інтерфейс. З Graphite він працює через API, проте також, у якості джерела даних може використовувати InfluxDB, KairosDB, Elasticsearch, AWS Cloudwatch і т.п.

Установка графічної панелі Grafana не викликає труднощів, а для налаштування Graphite, як бази метрик, можна скористатись моєю попередньою статею, про яку згадано на початку.

Якщо ви лише тестуєте продукт для інтеграції з власною інфраструктурою - варто одразу спробувати останню бету, що ймовірно стане стейбл на момент вашої фінальної установки. Наступний мажорний реліз Grafana, з версією 3, матиме багато змін, серед яких платформа плагінів Grafana.net, які розширять можливості фронтенду додатковими джерелами данних, панелями відображення та додатками (вміщають в собі пакети джерел данних та панелей). Зовнішній вигляд також зазнав деяких змін та вдосконалень, проведено багато оптимізацій.

Ми будемо розглядати установку останньої стабільного релізу, що на момент написання статті має версію 2.6. Grafana поки що відутня у основних репозиторіях Ubuntu - тому додамо сторонній репозиторій:

# echo 'deb https://packagecloud.io/grafana/stable/debian/ wheezy main' |  sudo tee -a /etc/apt/sources.list