Docker volume orchestration
Áttekintés
Az úgynevezett volume orkesztráció kulcsfontosságú a konténeres cluster építésben. Orchestration alatt azt érjük, hogy a több VM-en futó, sok konténerből álló cluster-en az egyes konténerek (amiket "random" telepít fel a swarm valamelyik szabad kapacitású VM-re) hogyan férnek hozzá a futásukhoz szükséges perzisztens tárolóhoz, ahol a konfigurációs állományuk van. Pl. a Portainer-nek hozzá kell férnie egy olyan perzisztens tárolóhoz, ahol az adatbázisát, beállításait tárolni tudja. Ha a Portainer-t swarm service-ként telepítjük fel, akkor nem tudjuk előre megmondani, hogy a swarm melyik node-ra fogja feltelepíteni. Bárhova is telepíti föl, ott rendelkezésre kell álljon a neki szükséges perzisztens állomány. Két fő csapásirány közül választhatunk:
Valamilyen network file system-et mount-unk minden egyes VM-re, ami részt vesz a cluster-ben. (NFS vagy Samba). Aztán a VM-en létrejött megosztásnak a tetejére mount-oljuk a konténer megfelelő mappáját. Ezzel több baj is van, ez produckicós környezetben csak nagyon kis cluster-en működőképes.
- Egy bizonyos cluster méret felett nem igazán lehet ugyan azt a network megosztást (pl NFS) minden egyes VM-re mount-olni (sávszélesség, sebesség, erőforrás igény)
- Mivel a swarm "random" módon telepíti fel a konténereket, a VM-ek nem is lesz szükség egyáltalán a megosztásra, feleslegesen foglalja majd az erőforrást. Tehát ez így nagyon favágó módszer. (Mivel nem tudjuk hol lesz tegyük oda mindenhova)
docker volume plugin
Használhatunk úgynevezett docker volume plugin-eket, amik lehetőév teszik, hogy on-demand alapon közvetlen a konténerre mount-oljuk föl a network fájlrendszer megfelelő megosztását. Nagyon sokféle volume plugin elérhető a docker-hez, amikkel NFS, AWS, Azure és még sok más network fájlrendszert tudunk közvetlen a konténerbe bekötni. A volume plugin használatakor pont úgy kell megadni a volume-ot mint ha az a lokális VM-en lenne. A plugin elfedi előlünk a network filesystem-hez való csatlakozás komplexitását.
Mikor egy volume-ot megadunk akár a docker run, akár a docker service create parancsban, akkor igazából mindig megadjuk a volume driver típusát a volume-driver paraméterben. Ha külön nem definiáljuk, akkor a local driver-t fogja használni, amivel a volume a lokális VM-en fog létrejönni. Ha nem a lokális driver-t akarjuk használni, akkor két dolgunk van.
- Fel kell telepíteni a kiválasztott volume plugin-t.
- A service definiálásakor a mount parancsban meg kell adni a volume-driver paraméterrel a használni kívánt driver nevét.
Vannak olyan driver-ek, amiket csak egy bizonyos virtualizációs környezetben lehet használni (pl AWS), mert kifejezetten az ottani network fájlrendszert támogatja csak. Ilyen pl. a REX-Ray vagy a Trident. Ezeket nem tudjuk pl KVM-en használni. Az REX-Ray pl képes maga létrehozni a megosztást az Amazon EC2-ön, ha a swarm service létrehozásakor a megadott megosztás még nem létezett volna.
Vannak olyan driver-ek, amik a szabványos network fájlrendszereket (pl NFS) is támogatják. Ezek bármilyen virtualizációs környezetben használhatóak, lényeg hogy a guest VM támogassa a használatukat (pl hogy NFS esetén telepítve legyen az NFS kliens a guest-en). Ilyen plugin pl a Netshare és a Convoy.
Mivel a megosztás csak azon a VM-en jön létre, ahol tényleg szükség van rá, ez az egyetlen járható út nagyobb cluster-ek esetében.
Lista az elérhető hivatalosan támogatott plugin-ekről: https://docs.docker.com/engine/extend/legacy_plugins/
Sokkal több plugin érhető el mint ez a lista, de ezek a hivatalosak. A következőekben bemutatott Netshare plugin pl nincs rajta ezen a listán.
Bizonyos pluginek benne fent vannak a docker hub-on, így a docker plugin install paranccsal automatikusan telepíthetőek.
NFS mount on the VM
Ahogy azt már a bevezetőben láthattuk, a leg fapadosabb megoldás az ha minden egyes guest VM-re (tehát nem a konténerbe) mountoljuk az összes olyan NFS megosztást, amire szüksége lehet valamelyik konténernek, amiket a swarm service létre fog hozni. De mivel nem tudjuk előre megmondani, hogy melyik node-ra fognak kerülni, ezért minden szükséges megosztást minden node-on létrehozunk.
Itt bemutatom, hogyan hozzunk létre egy NFS megosztást a hoszt-on, és hogyan csatoljuk föl azt a megosztást minden egyes VM-re boot2docker használatával. A példában a Portainer service számára fogunk létrehozni egy megosztást, ahol a /data mappáját perzisztens módon tudja tárolni, amiben a beállítások és felhasználó adatok vannak.
NFS szerver telepítése
Elsőként a host gépen (vagy bárhol máshol, amit elérnek majd a VM-ek) hozzunk létre egy NFS megosztást.
# dnf install -y nfs-utils # systemctl enable nfs # systemctl restart nfs
A host gép tűzfalán az alábbi portokat kell kinyitni:
- 2049 - udp + tcp
- 111 - udp + tcp
Ha a GUI tűzfal szerkesztőben csak a Permanent beállítások közé vesszük fel, akkor újra kell indítani a tűzfalat vagy a gépet. Ha a Runtime-ba is felvesszük, akkor azonnal érvényre jut. (A 'No route to host' tipikusan tűzfal hibára vall)
A NFS szerver konfigurációs fájlja a /etc/exports . Ebbe egy sort kell csak belerakjunk:
/home/adam/docker/portainer/data/ 192.168.42.0/255.255.255.0(rw,sync,no_root_squash,no_subtree_check)
Vagyis, hogy a /home/adam/docker/portainer/data/ mappának a megosztását megengedjük a 192.168.42. -ás alhálózaton
Töltsük újra a NFS fájlt:
# exportfs -ra
Majd nézzük meg, a showmount paranccsal hogy a szerverünk valóban kiajánlja e a fenit mappát:
# showmount -e 192.168.42.1 Export list for 192.168.42.1: /home/adam/Projects/DockerCourse/portainer/data 192.168.42.0/255.255.255.0
NFS kliens beállítása
Az összes node-on mount-olni kell az előbb létrehozott NFS megosztást, amiben a Portainer a perzisztens adatait fogja tárolni. Ehhez be kell lépni SSH-val egyenként az összes node-kora és ott futtatni kell a megfelelő mount parancsot.
Note
KVM driver által telepített boot2docker Linux-okon csak a /var/lib/boot2docker mappa tartalma boot perzisztens, minden máshol történt módosítást ki fog dobni újraindításkor
Kézi mount
A boot2docker-ben az NFS mount-nak speciális szerkezete van, leírás itt: https://gist.github.com/leeor/e70419fd7f656ca4bff3
Mivel a boot2docker-ben csak a /var/lib/boot2docker/ tartalma boot perzisztens, ezen a mappán belül hozzuk létre a portainer számára azt a mappát ahova az NFS megosztást fel fogjuk csatolni.
sudo mkdir /var/lib/boot2docker/portainerdata sudo /usr/local/etc/init.d/nfs-client start sudo mount 192.168.42.1:/home/adam/docker/portainer/data/ /var/lib/boot2docker/portainerdata -o rw,async,noatime,rsize=32768,wsize=32768,proto=tcp
A második parancs elindítja az NFS klienst a mount előtt. (normál esetben a mount így nézne ki: mount -t nfs source target)
Ha ez működik, akkor az utolsó két sort írjuk be a /var/lib/boot2docker/profile fájlba, ami a docker user-hez tartozó profile-ja, hogy boot perzisztensé tegyük a mount-ot. Fontos, hogy a profile fájlt csak akkor tudjuk írni, ha előtte 777 jogot adunk rá még akkor is ha sudo-t használunk. Ki érti ezt?!
Automatizált mount script-el
mountNFS.sh
#!/bin/bash
# Usage: ./mountNFS.sh machine-name
machineName=$1
PORTA_HOST_DIR='/home/adam/docker/portainer/data'
PORTA_GUEST_DIR='/var/lib/boot2docker/portainerdata'
PORTA_MOUNT_OPT='-o rw,async,noatime,rsize=32768,wsize=32768,proto=tcp'
#Mount NFS for this session
docker-machine ssh $machineName sudo mkdir /var/lib/boot2docker/portainerdata
docker-machine ssh $machineName sudo /usr/local/etc/init.d/nfs-client start
docker-machine ssh $machineName sudo mount 192.168.42.1:$PORTA_DATA_DIR $PORTA_GUEST_DIR $PORTA_MOUNT_OPT
#Make the NFS mount boot persistent
docker-machine ssh $machineName sudo chmod 777 /var/lib/boot2docker/profile
docker-machine ssh $machineName "echo 'sudo /usr/local/etc/init.d/nfs-client start'"
docker-machine ssh $machineName "echo 'sudo mount 192.168.42.1:$PORTA_DATA_DIR $PORTA_GUEST_DIR $PORTA_MOUNT_OPT' >> /var/lib/boot2docker/profile"
Portainer telepítése
A portainer-t swarm service-ként fogjuk telepíteni. Ki fogjuk kötni hogy csak manager node-ra telepítheti a swarm, tehát biztos, hogy az előbb létrehozott mg0, mg1 és mg2 valamelyikén fog landolni. Fontos, hogy megadjuk, hogy csak egy példány jöhessen belőle létre. Két fontos mount-ot kell beállítani:
- /data: ezt a guest VM /var/lib/boot2docker/portainerdata mappájába fogjuk felcsatolni, ahova az NFS megosztás mount-olva van.
- /var/run/docker.sock: ezt a guest VM docker socket-jére kell rákötni, hogy a portainer hozzáférjen a docker/swarm adatokhoz és tudja is módosítani azokat.
eval $(docker-machine env mg0) docker service create \ --name portainer \ --publish 9000:9000 \ --replicas=1 \ --constraint 'node.role == manager' \ --mount type=bind,src=/var/run/docker.sock,dst=/var/run/docker.sock \ --mount type=bind,src=/var/lib/boot2docker/portainerdata,dst=/data \ portainer/portainer -H unix:///var/run/docker.sock
Note
A /var/lib/boot2docker/portainerdata VM mappába mount-oltuk a távol NFS megosztás /home/adam/docker/portainer/data mappáját, és erre mount-oltuk rá a swarm service-ben a portainer /data mappáját
A Netshare docker plugin-el háromféle network fájlrendszert mount-olhatunk közvetlen a docker konténerekbe. Ezek:
- NFS v3/4
- AWS EFS
- CIFS
A Netshare a legegyszerűbb az itt bemutatott megoldások közül. Nem kell telepíteni, nem rendelkezik parancssoros interfésszel sem.
Támogat több docker cluster eszközt is: Mesos/Marathon és Docker Swarm
Installálás a boot2docker VM-en
A netshare -nek egy futtatható bináris állománya van. Nincs más dolgunk, mint hogy ezt letöltsük a boot2docker VM-ekbe, és ott elindítsuk. Ekkor létre fog hozni egy volume plugin-t a docker-ben. Fontos, hogy privilegizált felhasználóként futtassuk, hogy hozzá férjen a docker plugin mappájához. A boot2docker mindent módosítást kitöröl újraindításkor, kivéve a /var/lib/boot2docker mappa tartalmát. Csak az marad meg, amit ide írnunk. Tehát a netshare-t is ide kell kicsomagolni, és innen kell futtatni.
docker@mg0:~$ cd /var/lib/boot2docker docker@mg0:~$ sudo wget https://github.com/ContainX/docker-volume-netshare/releases/download/v0.35/docker-volume-netshare_0.35_linux_amd64.tar.gz docker@mg0:~$ sudo tar -xvzf docker-volume-netshare_0.35_linux_amd64.tar.gz docker@mg0:~$ sudo mv docker-volume-netshare_0.35_linux_amd64 netshare docker@mg0:~$ cd netshare/
A docker-volume-netshare futtatásakor meg kell adni az első argumentumban, hogy az adott netshare példány milyen megosztást támogasson az adott VM-en. Ez lehet NFS, AWS EFS vagy CIFS. Minden egyes megosztási fajtára indíthatunk egy netshare példányt. A boot2docker csak az nfs3 protokollt támogatja, ezért fontos, hogy a netshare indításakor megadjuk az nfs verziót, különben az nfs4-et fogja elindítani, ami boot2docker alatt nem működik.
$ sudo ./docker-volume-netshare nfs -v 3 INFO[0000] == docker-volume-netshare :: Version: 0.35 - Built: 2018-01-27T22:43:03-08:00 == INFO[0000] Starting NFS Version 3 :: options: ''
Induláskor beírja magát ide: /run/docker/plugins, ezért nem kell külön docker plugin-ként telepíteni.
# docker-machine ssh mg0 sudo ls /run/docker/plugins nfs.sock
Docker standalone
# docker run -i -t --name ubuntu --volume-driver=nfs -v 192.168.42.1/home/adam/Projects/DockerCourse/persistentstore/portainer/data/:/data ubuntu /bin/bash root@5e82828c7a37:/#
... INFO[0060] Mounting NFS volume 192.168.42.1:/home/adam/Projects/DockerCourse/persistentstore/portainer/data/ on /var/lib/docker-volumes/netshare/nfs/192.168.42.1/home/adam/Projects/DockerCourse/persistentstore/portainer/data ...
root@5e82828c7a37:/# ls /data adam
# docker rm -f ubuntu
... INFO[0388] Unmounting volume name 192.168.42.1/home/adam/Projects/DockerCourse/persistentstore/portainer/data/ from /var/lib/docker-volumes/netshare/nfs/192.168.42.1/home/adam/Projects/DockerCourse/persistentstore/portainer/data ...
Volume létrehozása
# docker volume create -d nfs --name portainerdata -o share=192.168.42.1:/home/adam/Projects/DockerCourse/persistentstore/portainer/data portainerdata
# docker volume ls DRIVER VOLUME NAME nfs portainerdata
Majd mount-oljuk föl az új nevesített volume-ot:
# docker run -i -t --name ubuntu --volume-driver=nfs -v portainerdata:/data ubuntu /bin/bash root@5e82828c7a37:/#
Swarm service
docker service create \ --name portainer \ --publish 9000:9000 \ --replicas=1 \ --constraint 'node.role == manager' \ --mount type=bind,src=/var/run/docker.sock,dst=/var/run/docker.sock \ --mount type=volume,src=192.168.42.1/home/adam/Projects/DockerCourse/persistentstore/portainer/data/,dst=/data,volume-driver=nfs \ portainer/portainer -H unix:///var/run/docker.sock
# docker volume ls DRIVER VOLUME NAME nfs 192.168.42.1/home/adam/Projects/DockerCourse/persistentstore/portainer/data/
Warning
Valami olyat vettem észre, hogy ha swarm service-ként is fel van csatolva egy mappa, akkor azt nem lehet egy standalone swarm konténerbe is felcsatolni: failed: Device or resource busy
Viszont még egy VM-en belül is, akár több konténerhez is fel lehet ugyan azt csatolni
Futtatás a háttérben
sudo chmod 777 /var/lib/boot2docker/profile sudo echo 'cd /var/lib/boot2docker/netshare' >> /var/lib/boot2docker/profile sudo echo 'sudo nohup ./docker-volume-netshare nfs -v 3 &' >> /var/lib/boot2docker/profile
A logokat a /var/log/boot2docker.log fájlba fogja írni, nem a nohup.out-ba.
Note
Ha újra indul a VM (és vele együtt a netshare) akkor az összes megosztás elveszik, mivel a netshare nem perzisztálja a rajta létrehozott megosztásokat. Ez a swarm service-eket kicsit sem zavarja, mert ha a swarm service nem indul el, akkor indít belőle egy új példányt a swarm, ami létre fogja hozni megint a megosztást, és újra fel fogja csatolni a távoli mappát. Ugyanez nem elmondható a standalone konténerekről, amiket a docker run-al hoztunk létre. Ezekből nem fog új példány indulni, viszont nem fognak tudni elindulni, mivel a megosztás már nem létezik a netshare dirver-ben. Ezeket újra létre kell hozni (lehet hogy a --restart always segíthet ezen)
Automatikus telepítés
installNetshare.sh
#!/bin/bash
# Usage: ./installNetshare.sh machine-name
machineName=$1
#Download Netshare binary into the users home directory (/home/docker)
docker-machine ssh $machineName "sudo wget https://github.com/ContainX/docker-volume-netshare/releases/download/v0.35/docker-volume-netshare_0.35_linux_amd64.tar.gz"
#Unpack Netshare
docker-machine ssh $machineName "sudo tar -xvzf docker-volume-netshare_0.35_linux_amd64.tar.gz"
docker-machine ssh $machineName "sudo mv docker-volume-netshare_0.35_linux_amd64 /var/lib/boot2docker/"
docker-machine ssh $machineName "sudo chmod 777 /var/lib/boot2docker/docker-volume-netshare_0.35_linux_amd64/"
#Start NFS during system start up
docker-machine ssh $machineName "sudo chmod 777 /var/lib/boot2docker/profile"
docker-machine ssh $machineName "sudo echo 'cd /var/lib/boot2docker/docker-volume-netshare_0.35_linux_amd64' >> /var/lib/boot2docker/profile"
docker-machine ssh $machineName "sudo echo 'sudo nohup ./docker-volume-netshare nfs -v 3 &' >> /var/lib/boot2docker/profile"
#Restart the sytem for the modifications to take effect
virsh shutdown $machineName
sleep 20s
virsh start $machineName
Note
Fontos, hogy shutdown-al állítsuk le a VM-et, ne destroy-al (force off), mert akkor nem fogja tudni a boot2docker elmenteni a változtatásokat, és a netshare installációnk el fog veszni.
Sajnos a docker-machine ssh machine command paranccsal nem lehet valamiért elindítani a netshare-t. Tehát ez a formula nem működik:
docker-machine ssh mg0 sudo nohup nohup ./docker-volume-netshare nfs -v 3 &
Ugyan nem dob hibát, de nem is csinál semmit. Így muszáj újraindítani a VM-et, hogy a /profile fájlban lévő netshare indítás lefusson. Lehet hogy valahogy újra lehetne tölteni a profile-t, de itt a boot2docker-ban semmi nem megy könnyen.
Ezen felül azt is észrevettem, hogy ha a docker-machine restart paranccsal indítom újra a VM-et néha elveszik minden módosítás, hiba írtam azokat a perzisztens mappába (/var/lib/boot2docker). Ezrét inkább a virsh-val indítom újra.
Érdemes lenne monitorozni, hogy elindult e már a VM mielőtt tovább megyünk. Vagy hogy tényleg leállt e mielőtt elindítjuk.
installNetshare.sh futtatása az összes node-on.
for machine in $(docker-machine ls -q); do
./installNetshare.sh $machine
done
Ellenőrizzük, hogy minden node-on elindult e a plugin:
# docker-machine ssh mg0 ps -ef | grep netshare 1793 root ./docker-volume-netshare nfs -v 3 1833 root ./docker-volume-netshare nfs -v 3