OpenShift 详细教程 - 基础知识入门




简介

自由和开放源码的云计算平台使开发人员能够创建、测试和运行他们的应用程序,并且可以把它们部署到云中。

OpenShift是红帽的云开发平台即服务(PaaS)。是一个基于主流的容器技术Docker和K8s构建的开源容器云平台。底层以Docker作为容器引擎驱动,以K8s作为容器编排引擎组件,并提供了开发语言,中间件,DevOps自动化流程工具和web console用户界面等元素,提供了一套完整的基于容器的应用云平台。

Openshift提供比任何PaaS更多的灵活性,它支持用于Java、Python、PHP、Perl、node.js、go和Ruby的更多的开发框架,包括 Spring、Seam、Weld、CDI、Rails、Rack、Symfony、Zend Framework、Twisted、Django和Java E。数据库语言则支持MySQL、MongoDB和PostgreSQL。

另外它还提供了多种集成开发工具如Eclipse integration,JBoss Developer Studio和 Jenkins等。

OpenShift Online服务构建在Red Hat Enterprise Linux上。Red Hat Enterprise Linux提供集成应用程序,运行库和一个配置可伸缩的多用户单实例的操作系统,以满足企业级应用的各种需求。

建立在红帽开源领导地位基础上的OpenShift旨在终结PaaS的厂商锁定,使用户可以选择自 己应用运行在哪个云提供商的云中。OpenShift将作为在线服务来提供。

OpenShift使用的架构由单个节点组成,以容纳应用程序代码和服务,同时还有一系列的单独代理来管理节点和提供服务。除此之外,OpenShift的架构还包括一个消息系统将节点和代理绑定到一起,并且使用RESTful的API同外部工具整合。

Openshift包括社区版和企业版:

  • 社区版: Openshift Origin

  • 企业版: Openshift Online/Openshift Enterprise

重要概念

system:admin为默认的集群管理员,拥有最高的权限。该用户没有密码,登陆依赖于证书密钥。

Service Account 是 Openshift 中专门供程序和组件使用的账号。不同的用户或组关联不同的角色,同时关联不同的SCC(security context constriant)安全上下文。

总体架构

自底而上包括几个层次:基础架构层,容器引擎层,容器编排层,PaaS服务层,界面及工具层。

  • 基础架构层:为Openshift平台的运行提供基础的运行环境。Openshift支持运行在物理机,虚拟机(kvm,vmware,virtual box等),公有云(阿里云,AWS等),私有云,混合云上。

  • 容器引擎层:以当前主流的Docker作为容器引擎。

  • 容器编排层:以Google的k8s进行容器编排。

  • PaaS服务层:容器云平台的最终目的是为上层应用服务提供支持,提高开发,测试,部署,运维的速度和效率。用户在Openshift云平台上可以快速的获取和部署一个数据库,缓存等。

  • 界面及工具层:Openshift提供了多种用户的接入渠道:Web控制台,命令行,RestFul接口等。

核心组件

Master节点:主控节点

集群内的管理组件都运行在Master节点上。Master节点负责集群的配置管理,维护集群的状态。Master节点运行的服务组件:

  • API Server:负责提供Web console和RESTful API。集群内所有节点都会访问API Server,更新节点的状态及其上的容器状态。
  • 数据源(Data store):集群内所有状态信息都会存储在后端的一个etcd的分布式数据库中。
  • 调度控制器(Scheduler):负责按用户输入的要求寻找合适的计算节点。
  • 复制控制器(Replication Controller):负责监控当前容器实例的数量和用户部署指定的数量是否匹配,若有容器异常退出,复制控制器发现实际数少于部署定义数,从而触发部署新的实例。

Node节点:计算节点

接收Master节点的指令,运行和维护Docker容器。Master节点也可以是Node节点,只是在一般环境中,其运行容器的功能是关闭的。

Project

在k8s中使用命名空间来分隔资源。同一个命名空间中,某一个对象的名称在其分类中必须唯一,但在不同命名空间中的对象则可以同名。Openshift集成了k8s命名空间的概念,而且在其上定义了Project对象的概念,每一个Project会和一个namespace相关联

Pod

在Openshift中的容器都会Pod包裹,即容器都运行在Pod内部,一个Pod可以运行一个或多个容器,绝大多少情况下,一个Pod内部运行一个容器

Service

由于容器是一个非持久化的对象,所有对容器的修改在容器销毁后都会丢失,而且每个容器的IP地址会不断变化。k8s提供了Service组件,当部署某个应用时,会创建一个Service对象,该对象与一个或多个Pod关联,同时每个Service分配一个相对恒定的IP,通过访问该IP及相应的端口,请求就会转发到对应Pod端口。除了可通过IP,也可以通过域名访问Service,格式为:..svc.cluster.local

Router和Route

Service提供了一个通往后端Pod集群的稳定入口,但是Service的IP地址只是集群内部的节点和容器可见。外部需通过Router(路由器)来转发。Router组件是Openshift集群中一个重要的组件,它是外界访问集群内容器应用的入口。用户可以创建Route(路由规则)对象,一个Route会与一个Service关联,并绑定一个域名。Route规则被Router加载。当集群外部的请求通过指定域名访问应用时,域名被解析并指向Router所在的计算机节点上,Router获取该请求,然后根据Route规则定义转发给与这个域名对应的Service后端所关联的Pod容器实例。上述转发流程类似于nginx。Router负责将集群外的请求转发到集群的容器,Service则负责把来自集群内部的请求转发到指定的容器中。

Persistent Storage

容器默认是非持久化的,所有的修改在容器销毁时都会丢失。Docker提供了持久化卷挂载的能力,Openshift除了提供持久化卷挂载的能力,还提供了一种持久化供给模型即PV(Persistent Volume)和PVC(Persistent Volume Claim)。在PV和PVC模型中,集群管理员会创建大量不同大小和不同特性的PV。用户在部署应用时显式的声明对持久化的需求,创建PVC,在PVC中定义所需要的存储大小,访问方式。Openshift集群会自动寻找符合要求的PV与PVC自动对接。

Registry

Openshift内部的镜像仓库,主要用于存放内置的S2I构建流程所产生的镜像。

S2I

Source to Image,负责将应用源码构建成镜像。步骤:

1)用户输入源代码仓库的地址

2)选择S2I构建的基础镜像

3)触发构建

4)S2I构建执行器从指定的源码仓库地址下载代码

5)S2I构建执行器实例化Builder镜像,并将代码注入到Builder镜像

6)S2I构建执行器按照预定义的逻辑执行源代码的编译,构建

7)生成新的镜像

8)S2I构建执行器将新镜像Push到Registry

9)更新相关的Image Stream信息

核心流程

1)创建应用:用户通过web控制台或oc命令创建应用,Openshift平台根据用户输入的源码地址和Builder镜像,生成构建配置Builder config和部署配置Deployment config,Service,Route等。

2)触发构建

3)实例化构建:平台根据Builder config实例化Builder对象,下载代码,并将代码注入到Builder对象,执行编译,构建

4)生成新镜像并Push到Registry

5)更新相关的Image Stream信息

6)触发部署:当Image Stream更新后,触发平台部署镜像

7)实例化镜像部署:平台根据Deployment config实例化部署,生成Deploy对象

8)生成Replication Controller

9)部署容器:通过Replication Controller,平台将pod及容器部署到各个节点上

10)用户访问:用户通过浏览器访问Route对象中定义的应用域名

11)请求处理并返回:请求到达Router组件后,通过Route转发给相关联的Service,最终到对应的容器实例。

优点

支持快速部署,实现敏捷开发。

提供动态伸缩功能,将过程简化至只需更改一个值。

管理资源,为容器分配合适的资源,提高资源利用率。

有对应的平台自动化运维工具,大大减少运维负担。

在大规模集群时提供方便高效的管理方法。

有完善的结构,部署以后能快速地测试应用。

丰富的接口,提供给各种插件与二次开发使用

上手难度:是基于docker和k8s的开源项目,有丰富的社区技术支持。还有关于openshift中文参考书。


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Hao JiangJustin Time

We only live once, and time just goes by.

  • R&D Engineer @H3C
  • Hangzhou, China

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