在Kubernetes上使用Sateful Set部署RabbitMQ集群

在Kubernetes上使用Sateful Set部署RabbitMQ集群

2017-09-01
Kubernetes

前面我们已经在Kubernetes上部署了Redis - 《在Kubernetes上使用Sateful Set部署Redis》。 本篇我们继续把RabbitMQ也跑在K8S上。

1.RabbitMQ的基础知识 #

在正式开始部署工作之前，我们先来复习一下RabbitMQ的一些基础知识。

RabbitMQ内建的集群功能可以实现其高可用，允许消费者和生产者在RabbitMQ节点崩溃的情况下继续工作，同时可以通过添加更多的节点来提高消息处理的吞吐量。

RabbitMQ内部主要包含以下四种Meta Data：

  • vhost meta data：为RabbitMQ内部的Queue, Exchange, Binding提供命名空间级别的隔离
  • exchange meta data：记录Exchange的名称、类型、属性等
  • binding meta data：表示Routing Key和Queue之间的绑定关系，即描述如何将消息路由到队列Queue中
  • queue meta data: 记录队列的名称及其属性

单个节点的RabbitMQ会将这些meta data保存到内存中，同时对于那些属性为持久化的信息，例如durable的Exchange、Queue等持久化到硬盘上，持久化到硬盘上的Exchange和Queue可以在RabbitMQ节点重启后被重新创建。

当以集群形式部署RabbitMQ的多个节点时，RabbitMQ集群需要新的meta data来保存集群的信息。RabbitMQ集群有以下两种模式：

  • 普通模式：在这种模式下，对于集群中rabbit1和rabbit2两个节点，一个消息只会存在于其中某个节点上的Queue上。rabbit1和rabbit2这两个节点仅仅是拥有相同的meta data，即队列的结构和属性。当consumer连接rabbi2消费rabbit1上的消息时，RabbitMQ会在这两个节点上进行消息传输，将rabbit1上的消息传输到rabbit2上。在该模式下consumer和producer应该尽量连接每个节点，在多个节点建立物理队列，这样也起到了线性扩展的作用。但是在这种模式下要考虑一种情况，某个节点挂掉时其上面还有没有被消费的消息：如果队列和消息都做了持久化，只有该节点恢复时，消息才可以继续被消费；如果队列和消息没有持久化的话，就会丢失消息。
  • 镜像模式：就是把队列做成镜像队列，存在于多个节点上，在该模式下，消息会在节点的镜像队列间做同步，这样可以实现RabbitMQ高可用，但会降低系统性能，特别是镜像队列数量较多，大量消息进入和同步时会占用集群内部大量带宽。因此镜像模式使用于对可靠性要求比较高的场景。

接下来看一下镜像队列的声明，可以通过rabbitmqctl命令或在RabbitMQ Management WebUI中通过创建Policies的方式来声明镜像队列。例如：

1rabbitmqctl set_policy ha-all "^ha\." '{"ha-mode":"all"}'

上面这个命令配置了策略，所有名称以ha.开始的队列，都会在集群的所有节点上成为镜像队列。这里使用的ha模式是all，另外还有exactly, nodes两种模式，分别可以指定具体的镜像节点数量，镜像节点名称，可以参考Highly Available (Mirrored) Queues，这里不再展开。

通过上面对RabbitMQ基础知识的一个简单的回顾，在使用RabbitMQ需要考虑一下几点：

  • Queue和Message是否要做持久化
  • 在使用RabbitMQ的集群时是否要使用镜像队列

2.构建RabbitMQ Docker镜像 #

RabbitMQ提供了一个Autocluster插件，可以自动创建RabbitMQ集群。下面我们将基于RabbitMQ的官方docker镜像，添加这个autocluster插件，构建我们自己的Rabbit镜像，以便在Kubernetes上使用这个镜像。

首选需要从这里下载autocluster和rabbitmq_aws插件，我这里下载的是0.8.0的最新版本。

1mkdir -p rabbitmq/plugins
2cd rabbitmq/plugins
3wget https://github.com/rabbitmq/rabbitmq-autocluster/releases/download/0.8.0/autocluster-0.8.0.ez
4wget https://github.com/rabbitmq/rabbitmq-autocluster/releases/download/0.8.0/rabbitmq_aws-0.8.0.ez
5cd ..

我的Dockerfile的内容如下：

 1FROM rabbitmq:3.6.11-management-alpine
 2
 3MAINTAINER frognew
 4
 5RUN apk update && apk add ca-certificates && \
 6    apk add tzdata && \
 7    ln -sf /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai /etc/localtime && \
 8    echo "Asia/Shanghai" > /etc/timezone
 9    
10
11ADD plugins/*.ez /opt/rabbitmq/plugins/
12RUN rabbitmq-plugins enable --offline autocluster
  • 这里选择是rabbitmq:3.6.11-management-alpine作为基础镜像
  • 添加了autocluster插件

下面构建这个镜像，并将其推送到我们的私有仓库：

1docker build -t harbor.frognew.com/library/rabbitmq:3.6.11 .
2docker push harbor.frognew.com/library/rabbitmq

3.以StatefulSet部署RabbitMQ #

接下来将以以StatefulSet部署RabbitMQ集群，我们继续使用Ceph的块存储RBD作为存储卷，将RabbitMQ的数据保存在Ceph RBD中。 这就需要对我们的Kubernetes和Ceph集群做一些准备工作，需要在Ceph中创建专门给Kubernetes使用的存储池，同时配置Kubernetes的Node节点访问Ceph，并在Kubernetes上创建StorageClass，关于这些内容不再展开，可以参考之前写的在Kubernetes上使用Sateful Set部署Redis中2.1~2.3的内容。

前面在构建RabbitMQ的Docker镜像时，我们添加了autocluster插件，这个插件基于很多种backend做服务发现自动将发现的RabbitMQ节点添加到RabbitMQ集群中，autocluster当前支持如下几种backend：

  • AWS EC2 tags
  • AWS Autoscaling Groups
  • Kubernetes
  • DNS A records
  • Consul
  • etcd

Kubernetes赫然在列，实际上当使用Kubernetes作为rabbitmq-autocluster的backend时，autocluster会通过访问Kubernetes的API Server获取RabbitMQ服务的endpoints，这样就能拿到Kubernete集群中的RabbitMQ的Pod的信息，从而可以将它们添加到RabbitMQ的集群中去。 这里也就是说要在autocluster实际上是在RabbitMQ Pod中要访问Kubernetes的APIServer。

可是然后呢？因为已经对Kubernetes的API Server启用了TLS认证，同时也为API Server启用了RBAC，要想从Pod中访问API Server需要借助Kubernetes的Service Account。 Service Account是Kubernetes Pod中的程序用于访问Kubernetes API的Account(账号)，它为Pod中的程序提供访问Kubernetes API的身份标识。下面我们创建rabbitmq Pod的ServiceAccount，并针对Kubernetes的endpoint资源做授权，创建相关的role和rolebinding。

先说明一下，假设我们的部署是在dev这个namespace下的。创建如下的rabbitmq.rbac.yaml文件：

 1---
 2apiVersion: v1
 3kind: ServiceAccount
 4metadata:
 5  name: rabbitmq
 6  namespace: dev
 7---
 8kind: Role
 9apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
10metadata:
11  name: rabbitmq
12  namespace: dev
13rules:
14  - apiGroups:
15      - ""
16    resources:
17      - endpoints
18    verbs:
19      - get
20---
21kind: RoleBinding
22apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
23metadata:
24  name: rabbitmq
25  namespace: dev
26roleRef:
27  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
28  kind: Role
29  name: dev
30subjects:
31- kind: ServiceAccount
32  name: rabbitmq
33  namespace: dev

在Kubernetes上创建rabbitmq这个ServiceAccount以及相关的role和rolebinding：

1kubectl create -f rabbitmq.rbac.yaml

下面创建rabbitmq.statefulset.yaml文件：

  1---
  2apiVersion: v1
  3kind: Service
  4metadata:
  5  name: rabbitmq-management
  6  namespace: dev
  7  labels:
  8    app: rabbitmq
  9spec:
 10  ports:
 11  - port: 15672
 12    name: http
 13    nodePort: 32001
 14  - port: 5672
 15    name: amqp
 16    nodePort: 32002
 17  selector:
 18    app: rabbitmq
 19  type: NodePort
 20---
 21apiVersion: v1
 22kind: Service
 23metadata:
 24  name: rabbitmq
 25  namespace: dev
 26  labels:
 27    app: rabbitmq
 28spec:
 29  clusterIP: None
 30  ports:
 31  - port: 5672
 32    name: amqp
 33  selector:
 34    app: rabbitmq
 35---
 36apiVersion: apps/v1beta1
 37kind: StatefulSet
 38metadata:
 39  name: rabbitmq
 40  namespace: dev
 41spec:
 42  serviceName: rabbitmq
 43  replicas: 3
 44  template:
 45    metadata:
 46      labels:
 47        app: rabbitmq
 48    spec:
 49      serviceAccountName: rabbitmq
 50      imagePullSecrets: 
 51        - name: regsecret
 52      containers:
 53      - name: rabbitmq
 54        image: harbor.frognew.com/library/rabbitmq:3.6.11
 55        imagePullPolicy: IfNotPresent
 56        resources:
 57          requests:
 58            memory: "256Mi"
 59            cpu: "150m"
 60          limits:
 61            memory: "512Mi"
 62            cpu: "250m"
 63        ports:
 64        - containerPort: 5672
 65          name: amqp
 66        env:
 67          - name: RABBITMQ_VM_MEMORY_HIGH_WATERMARK
 68            value: "0.9"
 69          - name: RABBITMQ_DEFAULT_USER
 70            value: rabbituser
 71          - name: RABBITMQ_DEFAULT_PASS
 72            valueFrom:
 73              secretKeyRef:
 74                name: devsecret
 75                key: rabbitDefaultPass
 76          - name: RABBITMQ_ERLANG_COOKIE
 77            valueFrom:
 78              secretKeyRef:
 79                name: devsecret
 80                key: rabbitmqErlangCookie
 81          - name: MY_POD_NAME
 82            valueFrom:
 83              fieldRef:
 84                fieldPath: metadata.name
 85          - name: K8S_SERVICE_NAME
 86            value: "rabbitmq"
 87          - name: RABBITMQ_USE_LONGNAME
 88            value: "true"
 89          - name: RABBITMQ_NODENAME
 90            value: "rabbit@$(MY_POD_NAME).$(K8S_SERVICE_NAME)"
 91          - name: RABBITMQ_NODE_TYPE
 92            value: disc
 93          - name: AUTOCLUSTER_TYPE
 94            value: "k8s"
 95          - name: AUTOCLUSTER_DELAY
 96            value: "10"
 97          - name: AUTOCLUSTER_CLEANUP
 98            value: "true"
 99          - name: CLEANUP_WARN_ONLY
100            value: "false"
101          - name: K8S_ADDRESS_TYPE
102            value: "hostname"
103          - name: K8S_HOSTNAME_SUFFIX
104            value: ".$(K8S_SERVICE_NAME)"
105        volumeMounts:
106        - name: rabbitmq-volume
107          mountPath: /var/lib/rabbitmq
108  volumeClaimTemplates:
109  - metadata:
110      name: rabbitmq-volume
111    spec:
112      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
113      resources:
114        requests:
115          storage: 5Gi
  • 通过环境变量RABBITMQ_USE_LONGNAME, RABBITMQ_NODENAME, AUTOCLUSTER_TYPE, AUTOCLUSTER_DELAY, K8S_ADDRESS_TYPE, AUTOCLUSTER_CLEANUP等环境变量配置了autocluster插件，具体可以参考 RabbitMQ Autocluster中的文档内容
  • 通过RABBITMQ_ERLANG_COOKIE指定了Erlang cookie。RabbitMQ的集群是通过Erlang OTP实现的，而Erlang节点间通信的认证通过Erlang cookie来允许通信，这里从devsecret这个Secret中挂载。关于devsecret这个Secret这里不再给出。
  • 通过RABBITMQ_DEFAULT_USER和RABBITMQ_DEFAULT_PASS指定了RabbitMQ的管理员用户名和密码，也是从devsecret这个Secret中挂载的
  • 通过RABBITMQ_NODE_TYPE设置集群所有节点类型为disc，即为磁盘节点

为了在Kubernetes上运行RabbitMQ集群，必须保证各个RabbitMQ节点之间可以通信，也就是SatefulSet的Pod可以通信。 采用的RabbitMQ节点的命名方式为rabbit@hostdomainname的形式：

1[email protected] ([email protected])
2[email protected] ([email protected])
3[email protected] ([email protected])

可以看出采用的是长节点名的命名方式，因此设置了RABBITMQ_USE_LONGNAME为true。为了保证节点间可以通过访问rabbitmq-0.rabbit, rabbitmq-1.rabbit, rabbitmq-2.rabbit这些域名通信，必须使用Headless Service，上面rabbitmq Service的clusterIP: None这个必须设置。

在Kubernetes上创建Service和StatefulSet：

1kubectl create -f rabbitmq.statefulset.yaml
2
3kubectl get statefulset rabbitmq -n dev
4NAME       DESIRED   CURRENT   AGE
5rabbitmq   3         3         25m

最后可以在RabbitMQ Management中查看RabbitMQ的3个节点已经组成了集群：

rabbitmq-nodes

参考 #

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