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源创会2017沈阳站讲稿:基于Harbor的高可用企业级私有容器镜像仓库部署实践

上周六开源中国源创会在沈阳举办了一次技术活动,很荣幸以本地讲师的身份和大家交流了一个topic: “基于Harbor的高可用企业级私有容器镜像仓库部署实践”。之所以选择这个topic,是因为这是我们团队的项目实践心得。很多企业和组织在深入使用Docker之后,都会有类似的高可用私有容器仓库搭建的需求,于是我就把我们摸索的实践和填坑过程拿出来,用30分钟与大家分享一下。另外这算是一个入门级的分享,并未深入过多原理。以下就是本次分享的内容讲稿整理。如有不妥或不正确的地方,欢迎交流指正。

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大家下午好,欢迎各位来到源创会沈阳站。在这里我也代表沈阳的IT人欢迎源创会来到沈阳,希望能有更多的像源创会这样的组织到沈阳举办技术活动。非常高兴能有这个机会在源创会这个平台上做分享, 今天和大家一起探讨的题目是:“基于Harbor的高可用企业级私有容器镜像仓库部署实践”。题目有些长,简单来说就是如何搭建一个好用的镜像仓库。

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首先做个简单的自我介绍。我叫白明,东软(注:源创会这次活动的会场在东软沈阳园区)是我的主场,在这里工作很多年,目前就职东软云科技;Gopher一枚,近两年主要使用Go语言开发;技术译者,曾参与翻译过《七周七语言》一书;并且参与过智慧城市架构系列丛书的编著工作;GopherChina大会讲师,这里顺便说一下GopherChina大会,它是目前中国地区规模最大、水平最高的Go语言技术大会,一般每年4月份在北京或上海举行。希望有志于Go语言开发的开发者积极参与;Blogger,写博10多年,依旧笔耕不倦;目前主要从事Docker&kubernetes的研究和实践。

当今,IT技术发展飞快。五年前, IT从业者口中谈论最多的技术是Virtual Machine,即虚拟化技术,人们经常争论的是到底是vmware的技术好,还是原生kvm技术稳定,又或是xen的技术完美。转眼间五年过去了,大家口中经常讨论的技术词汇发生了变化,越来越多的技术人在谈论Docker,谈论容器。

Docker是什么? Docker这门技术非常热,但我们要透过现象看其本质:

Docker技术并不是新技术,而是将已有技术进行了更好的整合和包装

内核容器技术以一种完整形态最早出现在Sun公司Solaris操作系统上,Solaris是当时最先进的服务器操作系统。2005年Solaris发布Solaris Container技术,从此开启了内核容器之门。

IT技术发展的趋势就是这样:商业有的,开源也要有。三年后,即2008年,以Google公司开发人员为主导的Linux Container,LXC功能在被merge到Linux内核。LXC是一种内核级虚拟化技术,主要基于namespacescgroup技术,实现共享一个os kernel前提下的进程资源隔离,为进程提供独立的虚拟执行环境,这样的一个虚拟的执行环境就是一个容器。本质上说,LXC容器与现在的Docker所提供容器是一样的。但是,当时LXC处于早期阶段,开发人员可能更为关注LXC的技术实现,而对开发体验方面有所忽略,导致LXC技术使用门槛较高,普通应用开发者学习、理解和使用它的心智负担较高,因此应用并不广泛。

这一情况一直持续到2013年,当时美国一家名不见经传的公司dotCloud发布了一款平台工具Docker,对外宣称可以实现:“build,ship and run any app and anywhere”。Docker实质上也是基于namespaces和cgroup技术的,Docker的创新之处在于其基于union fs技术定义了一套应用打包规范,真正将应用及其运行的所有依赖都封装到一个特定格式的文件中,这种文件就被称为image,即镜像文件。同时,Docker还提供了一套抽象层次更高的工具集,这套工具对dev十分友好,具有良好的开发体验(Developer eXperience),开发者无需关心namespace, cgroups之类底层技术,即可很easy的启动一个承载着其应用的容器:

Docker run ubuntu echo hello

因此, 从2013发布以来,Docker项目就像坐上了火箭,发展迅猛,目前已经是github上最火爆的开源项目之一。这里还要提一点就是:Docker项目是使用go语言开发的,Docker项目的成功,也或多或少得益于Go优异的开发效率和执行效率。

Docker技术的出现究竟给我们带来了哪些好处呢,个人觉得至少有以下三点:

  • 交付标准化:Docker使得应用程序和依赖的运行环境真正绑定结合为一体,得之即用。这让开发人员、测试和运维实现了围绕同一交付物,保持开发交付上下文同步的能力,即“test what you write, ship what you test”;
  • 执行高效化:应用的启动速度从原先虚拟机的分钟级缩短到容器的秒级甚至ms级,使得应用可以支持快速scaling伸缩;
  • 资源集约化:与vm不同的是,Container共享一个内核,这使得一个container的资源消耗仅为进程级别或进程组级别。同时,容器的镜像也因为如此,其size可以实现的很小,最小可能不足1k,平均几十M。与vm动辄几百兆的庞大身段相比,具有较大优势。

有了image文件后,自然而言我们就有了对image进行存取和管理的需求,即我们需要一个镜像仓库,于是Docker推出了Docker registry这个项目。Docker Registry就是Docker image的仓库,用来存储、管理和分发image的;Docker registry由Docker公司实现,项目名为distribution,其实现了Docker Registr 2.0协议,与早前的Registry 1.x协议版本相比,Distribution采用Go语言替换了Python,在安全性和性能方面都有了大幅提升;Docker官方运行着一个世界最大的公共镜像仓库:hub.docker.com,最常用的image都在hub上,比如反向代理nginx、redis、ubuntu等。鉴于国内访问hub网速不佳,多使用国内容器服务厂商提供的加速器。Docker官方还将Registry本身打入到了一个image中,方便开发人员快速以容器形式启动一个Registry:

docker run -d -p 5000:5000 --restart=always --name registry registry:2

不过,这样启动的Registry更多仅仅是一个Demo级别或满足个体开发者自身需要的,离满足企业内部开发流程或生产需求还差了许多。

既然Docker官方运行着免费的镜像仓库,那我们还需要自己搭建吗?实际情况是,对Docker的使用越深入,对私有仓库的需求可能就越迫切。我们先来看一组Docker 2016官方的调查数据,看看Docker都应用在哪些场合。 从Docker 2016官方调查来看,Docker 更多用于dev、ciDevOps等环节,这三个场合下的应用占据了半壁江山。而相比于公共仓库,私有镜像仓库能更好的满足开发人员在这些场合对镜像仓库的需求。理由至少有四点:

  • 便于集成到内部CI/Cd
    以我司内部为例,由于公司内部办公需要使用正向代理访问外部网络,要想将Public Registry集成到你的内部CI中,技术上就会有很多坎儿,整个搭建过程可能是非常痛苦的;

  • 对镜像可以更全面掌控
    一般来说,外部Public Registry提供的管理功能相对单一,往往无法满足企业内部的开发和交付需求;

  • 内部网络,网络传输性能更好
    内部开发运维流水线很多环节是有一定的时间敏感性的,比如:一次CI如果因为network问题导致image pull总是timeout,会让dev非常闹心,甚至影响整体的开发和交付效率。

  • 出于安全考虑
    总是有企业不想将自己开发的软件或数据放到公网上,因此在企业内部选择搭建一个private registry更会让这些企业得到满足;另外企业对仓库的身份验证可能还有LDAP支持的需求,这是外部registry无法满足的。

一旦企业决定搭建自己的private仓库,那么就得做一个private仓库的技术选型。商业版不在我们讨论范围内,我们从开源软件中挑选。不过开源的可选的不多,Docker 官方的Registry更聚焦通用功能,没有针对企业客户需求定制,开源领域我们大致有两个主要候选者:SUSEPortus和Vmware的Harbor。针对开源项目的技术选型,我个人的挑选原则最简单的就是看社区生态,落实到具体的指标上包括:

  • 项目关注度(即star数量)
  • 社区对issue的反馈数量和积极性
  • 项目维护者对issue fix的积极程度以及是否有远大的roadmap

对比后,我发现在这三个指标上,目前Harbor都暂时领先portus一段距离,于是我们选择Harbor。

Harbor是VMware中国团队开源的企业级镜像仓库项目,聚焦镜像仓库的企业级需求,这里从其官网摘录一些特性,大家一起来看一下:

– 支持基于角色的访问控制RBAC;
– 支持镜像复制策略(PUSH);
– 支持无用镜像数据的自动回收和删除; – 支持LDAP/AD认证;
– Web UI;
– 提供审计日志功能;
– 提供RESTful API,便于扩展;
– 支持中文&部署Easy。

不过,Harbor默认安装的是单实例仓库,并非是高可用的。对于接纳和使用Docker的企业来说,镜像仓库已经企业内部开发、交付和运维流水线的核心,一旦仓库停掉,流水线将被迫暂停,对开发交付的效率会产生重要影响;对于一些中大型企业组织,单实例的仓库性能也无法满足需求,为此高可用的Harbor势在必行。在设计Harbor HA方案之前,我们简单了解一下Harbor组成架构。

一个Harbor实例就是一组由docker-compose工具启动的容器服务,主要包括四个主要组件:

  • proxy
    实质就是一个反向代理nginx,负责流量路由分担到ui和registry上;

  • registry
    这里的registry就是原生的docker官方的registry镜像仓库,Harbor在内部内置了一个仓库,所有仓库的核心功能均是由registry完成的;

  • core service
    包含了ui、token和webhook服务;

  • job service
    主要用于镜像复制供。

同时,每个Harbor实例还启动了一个MySQL数据库容器,用于保存自身的配置和镜像管理相关的关系数据。

高可用系统一般考虑三方面:计算高可用、存储高可用和网络高可用。在这里我们不考虑网络高可用。基于Harbor的高可用仓库方案,这里列出两个。

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两个方案的共同点是计算高可用,都是通过lb实现的多主热运行,保证无单点;存储高可用则各有各的方案。一个使用了分布式共享存储,数据可靠性由共享存储provider提供;另外一个则需要harbor自身逻辑参与,通过镜像相互复制的方式保持数据的多副本。

两种方案各有优缺点,就看哪种更适合你的组织以及你手里的资源是否能满足方案的搭建要求。

方案1是Harbor开发团队推荐的标准方案,由于基于分布式共享存储,因此其scaling非常好;同样,由于多Harbor实例共享存储,因此可以保持数据是实时一致的。方案1的不足也是很明显的,第一:门槛高,需要具备共享存储provider;第二搭建难度要高于第二个基于镜像复制的方案。

方案2的优点就是首次搭建简单。不足也很多:scaling差,甚至是不能,一旦有三个或三个以上节点,可能就会出现“环形复制”;镜像复制需要时间,因此存在多节点上数据周期性不一致的情况;Harbor的镜像复制规则以Project为单位配置,因此一旦新增Project,需要在每个节点上手工维护复制规则,非常繁琐。因此,我们选择方案1。

我们来看一下方案1的细节: 这是一幅示意图。

  • 每个安放harbor实例的node都mount cephfs。ceph是目前最流行的分布式共享存储方案之一;
  • 每个node上的harbor实例(包含组件:ui、registry等)都volume mount node上的cephfs mount路径;
  • 通过Load Balance将request流量负载到各个harbor实例上;
  • 使用外部MySQL cluster替代每个Harbor实例内部自维护的那个MySQL容器;对于MySQL cluster,可以使用mysql galera cluster或MySQL5.7以上版本自带的Group Replication (MGR) 集群。
  • 通过外部Redis实现访问Harbor ui的session共享,这个功能是Harbor UI底层MVC框架-beego提供的。

接下来,我们就来看具体的部署步骤和细节。

环境和先决条件:

  • 三台VM(Ubuntu 16.04及以上版本);
  • CephFS、MySQL、Redis已就绪;
  • Harbor v1.1.0及以上版本;
  • 一个域名:hub.tonybai.com:8070。我们通过该域名和服务端口访问Harbor,我们可以通过dns解析多ip轮询实现最简单的Load balance,虽然不完美。

第一步:挂载cephfs

每个安装Harbor instance的节点都要mount cephfs的相关路径,步骤包括:

#安装cephfs内核驱动
apt install ceph-fs-common

# 修改/etc/fstab,添加挂载指令,保证节点重启依旧可以自动挂载cephfs
xx.xx.xx.xx:6789:/apps/harbor /mnt/cephfs/harbor ceph name=harbor,secretfile=/etc/ceph/a dmin.secret,noatime,_netdev 0 2

这里涉及一个密钥文件admin.secret,这个secret文件可以在ceph集群机器上使用ceph auth tool生成。

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前面提到过每个Harbor实例都是一组容器服务,这组容器启动所需的配置文件是在Harbor正式启动前由prepare脚本生成的,Prepare脚本生成过程的输入包括:harbor.cfg、docker-compose.yml和common/templates下的配置模板文件。这也是部署高可用Harbor的核心步骤,我们逐一来看。

第二步:修改harbor.cfg

我们使用域名访问Harbor,因此我们需要修改hostname配置项。注意如果要用域名访问,这里一定填写域名,否则如果这里使用的是Harbor node的IP,那么在后续会存在client端和server端仓库地址不一致的情况;

custom_crt=false 关闭 crt生成功能。注意:三个node关闭其中两个,留一个生成一套数字证书和私钥。

第三步:修改docker-compose.yml

docker-compose.yml是docker-compose工具标准配置文件,用于配置docker-compose即将启动的容器服务。针对该配置文件,我们主要做三点修改:

  • 修改volumes路径
    由/data/xxx 改为:/mnt/cephfs/harbor/data/xxx
  • 由于使用外部Mysql,因此需要删除mysql service以及其他 service对mysql service的依赖 (depends_on)
  • 修改对proxy外服务端口 ports: 8070:80

第四步:配置访问external mysql和redis

external mysql的配置在common/templates/adminserver/env中,我们用external Mysql的访问方式覆盖下面四项配置:

MYSQL_HOST=harbor_host
MYSQL_PORT=3306
MYSQL_USR=harbor
MYSQL_PWD=harbor_password

还有一个关键配置,那就是将RESET由false改为true。只有改为true,adminserver启动时,才能读取更新后的配置

RESET=true

Redis连接的配置在common/templates/ui/env中,我们需要新增一行:

_REDIS_URL=redis_ip:6379,100,password,0

第五步:prepare并启动harbor

执行prepare脚本生成harbor各容器服务的配置;在每个Harbor node上通过下面命令启动harbor实例:

docker-compose up -d

启动后,可以通过docker-compose ps命令查看harbor实例中各容器的启动状态。如果启动顺利,都是”Up”状态,那么我们可以在浏览器里输入:http://hub.tonybai.com:8070,不出意外的话,我们就可以看到Harbor ui的登录页面了。

至此,我们的高可用Harbor cluster搭建过程就告一段落了。

Troubleshooting

不过,对Harbor的认知还未结束,我们在后续使用Harbor的过程中遇到了一些问题,这里举两个例子。

问题1: docker login hub.tonybai.com:8070 failed

现象日志:

Error response from daemon: Get https://hub.tonybai.com:8070/v1/users/: http: server gave HTTP response to HTTPS client

通过错误日志分析应该是docker daemon与镜像仓库所用协议不一致导致。docker engine默认采用https协议访问仓库,但之前我们搭建的Harbor采用的是http协议提供服务,两者不一致。

解决方法有两种,这里列出第一种:让docker引擎通过http方式访问harbor仓库:

在/etc/docker/daemon.json中添加insecure-registry:

{
    "insecure-registries": ["hub.tonybai.com:8070"]
}

重启docker service生效

第二种方法就是让Harbor支持https,需要为harbor的proxy配置私钥和证书,位置:harbor.cfg中

#The path of cert and key files for nginx, they are applied only the protocol is set to https
ssl_cert = /data/cert/server.crt
ssl_cert_key = /data/cert/server.key

这里就不细说了。

问题2:docker login hub.tonybai.com:8070 有时成功,有时failed

现象日志:

第一次登录成功:
# docker login -u user -p passwd http://hub.tonybai.com:8070 Login Succeeded

第二次登录失败:
# docker login -u user -p passwd http://hub.tonybai.com:8070
Error response from daemon: login attempt to http://hub.tonybai.com:8070/v2/ failed with status: 401 Unauthorized

这个问题的原因在于对docker registry v2协议登录过程理解不够透彻。docker registry v2是一个两阶段登录的过程:

  • 首先:docker client会到registry去尝试登录,registry发现request中没有携带token,则返回失败应答401,并告诉客户端到哪里去获取token;
  • 客户端收到应答后,获取应答中携带的token service地址,然后到harbor的core services中的token service那里获取token(使用user, password进行校验)。一旦token service校验ok,则会使用private_key.pem生成一个token;
  • 客户端拿到token后,再次到registry那里去登录,这次registry用root.crt去校验客户端携带的token,校验通过,则login成功。

由于我们是一个harbor cluster,如果docker client访问的token service和registry是在一个harbor实例中的,那么login就会ok;否则docker client就会用harbor node1上token service生成的token到harbor node2上的registry去登录,由于harbor node2上root.crt与harbor node1上private_key.pem并非一对,因此登录失败

解决方法:将所有节点上使用同一套root.crt和private_key.pem。即将一个harbor node(harbor.cfg中custom_crt=true的那个)上的 common/config/ui/private_key.pem和 common/config/registry/root.crt复制到其他harbor node;然后重建各harbor实例中的容器。

至此,我们的高可用Harbor仓库部署完了。针对上面的配置过程,我还做了几个录屏文件,由于时间关系,这里不能播放了,大家可以在下面这个连接下载并自行播放收看。

Harbor install 录屏: https://pan.baidu.com/s/1o8JYKEe

谢谢大家!

讲稿slide可以在这里获取到。

微博:@tonybai_cn
微信公众号:iamtonybai
github.com: https://github.com/bigwhite

将Blog迁移到DigitalOcean的VPS上

自从2012年初将Blog从Blogbus搬出来放到同事代理的虚拟主机上后,Blog运行一直很稳定,我也算 是比较满意。但同事的主机代理生意这两年来每况愈下,这促使他在前些时候做出了在今年年末放弃这门生意的决定,于是我又不得不为Blog另找落脚儿地了。

这次不想再单纯的买Wordpress虚拟主机了,一来功能有限,二来国外的入门级VPS价格已经与虚拟主机价格逐渐缩小,尤其是像 DigitalOcean这样的后起之秀,5$/mon的入门级配置VPS基本可以满足我的应用。于是DigitalOcean VPS就成为了我的购买目标。DigitalOcean这两年推广力度大,其Promo code的优惠有时可达20$以上,去年黑色星期五当天就给出了50$的优惠码。于是我期望着今天(2014黑色星期五)DigitalOcean的 50$优惠码能再现江湖。

但事与愿违,当时间走入美国当地时间星期五后,网上哪些所谓50$的Promo code依旧无法正常使用。无奈只能退而求次,使用"SHIPITFAST10"这个10$的优惠码,对于入门级VPS来说,10$也够试用两个月的了。

Digital Ocean VPS的注册和购买流程非常简单,按照官方提示一步一步做即可。这里要注意的是如果选择信用卡支付,务必一次填对信用卡信息,否则account就会短暂 无法使用,你需要fill out一个Form,提交给客服人工验证才能解除对你account的封锁。

接下来就是稍详细的说明Wordpress blog迁移到Digital Ocean VPS的步骤了,希望能对大家有所帮助。

一、备份WordPress Blog

网上关于迁移WordPress的方法有许多方案,之前在测试将WordPress迁移到Docker容器中时,我采用的是数据表导出导入+WordPress程序覆盖的方式,这次我依旧采用此方法。

现有的Blog用的是DirectAdmin的后台管理面板,支持全站备份,备份后的文件为:backup-Nov-27-2014-1.tar.gz。这个压缩包中有两个重要的组件(解压后你就可以看到):

    – backup/tonybai_db.sql
    – domains/tonybai.com/public_html/

   
我们要迁移的就是这两个组件。第一个.sql文件就是我们导出的数据库表,需要导入到新主机中的新库中。而第二个则是Wordpress安装后的文件集合,用于直接覆盖目标主机上对应的Wordpress文件包的。

二、创建Digital Ocean VPS Droplet

在填写完信用卡,利用优惠码充值账户成功后,就可以创建Droplet了。Droplet是DO的术语,理解成一个VPS实例即可。Droplet的创建 体验不错,DO已经准备好了各种VPS常用的应用组合以及OS供选择。我选择了5$/mon的Ubuntu 14.04 x64 + WordPress的组合,机房选择San Francisco 1。确认后,DO会开始创建Droplet操作,不到1分钟,Droplet就创建完毕了。如果不用ssh key,则VPS的root密码会发到你的注册邮箱中。有了root和密码,我们就可以通过"ssh root@YOUR_VPS_IP"访问你的VPS了。

首次后台登陆VPS,VPS会强制你修改root登陆密码。

三、初始安装WordPress

现在我们的VPS上已经安装好了WordPress运行所需要的所有软件了,包括apache2、mysql等。修改/etc/hosts,将自己的域名tonybai.com映射为VPS IP。

访问tonybai.com,WordPress的自安装程序启动,按照提示一步一步即可安装好Wordpress,这里带的Wordpress是4.0.0版本(注意:我们后续是要覆盖掉这个 WordPress的)。

安装好后,再访问tonybai.com就可以看到默认安装后的一篇example blog了。

现在我们进入tonybai.com/wp-admin页面,Apache弹出一个登陆框,在DO官方文档提到过,/wp-admin初始情况使用了 apache的.htaccess credential保护机制了,我们需要输入用户名密码才能进入wp-admin页面。这个用户名密码就在/root/WORDPRESS里。

四、导表

接下来,我们先将backup/tonybai_db.sql导入mysql数据库。

mysql的数据库访问密码在/root/.my.cnf中,用户名是root。

管理mysql我们更多使用phpmyadmin工具,于是通过apt-get install phpmyadmin -y安装一个。

为了通过Web页面访问到phpmyadmin,我们还需执行以下两个步骤:

 在/etc/apache2/apache2.conf尾部添加一行:
        Include /etc/phpmyadmin/apache.conf

 重启apache2:service apache2 restart

之后通过tonybai.com/phpmyadmin访问phpmyadmin工具。登录时使用mysql的root和密码即可。

进入phpmyadmin后,我们可以看到前面的Wordpress安装过程在mysql中建立了名为wordpress的数据库以及名为 wordpress的数据库用户。但我之前的blog使用的数据库用户和数据库并非wordpress,而是tonybai_user和tonybaidb,于是我们需要自己创建 tonybaidb数据库以及tonybai_user这个数据库账号。

创建tonybaidb时,注意使用utf8_general_ci字符集。

创建tonybai_user数据库账户时,注意其权限仅局限于localhost发起的访问以及tonybaidb这个数据库,其密码设置为原blog wp-config.php中的数据库密码。

由于phpmyadmin导入的文件不能超过2M,因此我们只能通过后台导表:

    mysql -u root -p
    mysql> use tonybai_db
    database changed
    mysql> source ./tonybai_db.sql

五、替换Wordpress安装文件

默认下wordpress安装到了/var/www下。我们需要将domains/tonybai.com/public_html替换掉/var/www目录:

cd /var
mv www www.bak

将domain/tonybai.com/public_html cp到/var/下,改名为www

chown -R www-data www
chgrp -R www-data www

剩下的就是访问tonybai.com即可。

是不是熟悉的页面和风格又展现在你眼前了!

六、创建SnapShot

DO提供两种备份方式Snapshot和Backups,其中Snapshot目前还是免费的,但backup服务是要付费的。Snapshot创建的前提是先stop这个Droplet。建议导入blog、访问正常后,马上建立一个Droplet的Snapshot。

七、其它

由于是入门型VPS,其内存仅有512M,并且默认情况下Ubuntu 14.04 VPS没有创建Swap,考虑到VPS的高可用性,我们还是需要自己动手创建一些swap空间,以供不时之需,创建步骤很简单,执行下面命令即可:

fallocate -l 512M /swapfile
mkswap /swapfile
swapon /swapfile

swapon -s  查看一下当前swap,可以看到:
Filename                                Type            Size    Used    Priority
/swapfile                               file            524284  0       -1

另外调试过程中发现访问tonybai.com/feed出现如下错误:
Forbidden:
    You don't have permission to access /feed/ on this server.

Google、Baidu许久才发现真正问题所在:我的旧Blog目录下有一个feed子目录,把这个目录删除即可。

探讨Docker容器中修改系统变量的方法

探讨完Docker对共享内存状态持久化的支持状况后,我将遗留产品build到一个pre-production image中,测试启动是否OK。很显然,我过于乐观了,Docker之路并不平坦。我收到了shmget报出的EINVAL错误码,提示参数非法。 shmget的manual对EINVAL错误码的说明如下:

EINVAL:
A  new  segment  was  to  be  created  and size < SHMMIN or size > SHMMAX, or no new segment was to be created, a segment with given key existed, but size is greater than the size of that segment.

显然我们要创建的shared memory的size很可能大于SHMMAX这个系统变量了。那么一个从base image创建出的容器中的系统变量到底是什么值呢?我们来查看一下,我们基于"centos:centos6"启动一个Docker容器,并检查其中的 系统变量值设置:

$ sudo docker run -it "centos:centos6" /bin/bash
bash-4.1# cat /proc/sys/kernel/shmmax
33554432
bash-4.1# sysctl -a|grep shmmax
kernel.shmmax = 33554432

可以看出默认情况下,当前容器中root账号看到的shmmax值我33554432, 我的程序要创建的shm size的确要大于这个值,报出EINVAL错误也就无可厚非了。我尝试按照物理机上的方法临时修改一下该值:

bash-4.1# echo 68719476736 > /proc/sys/kernel/shmmax
bash: /proc/sys/kernel/shmmax: Read-only file system

/proc/sys/kernel/shmmax居然是只读的,无法修改。

我又尝试修改/etc/sysctl.conf这个持久化系统变量的地方,但打开/etc/sysctl.conf文件,我发现我又错了,这 个文件中shmmax的值如下:

# Controls the maximum shared segment size, in bytes
kernel.shmmax = 68719476736

/etc/sysctl.conf文件 中的系统变量shmmax的值是68719476736,而系统当前的实际值则是33554432,难道是/etc /sysctl.conf中的值没有生效,于是我手工重新加载一次该文件:

-bash-4.1# sysctl -p
error: "Read-only file system" setting key "net.ipv4.ip_forward"
error: "Read-only file system" setting key "net.ipv4.conf.default.rp_filter"
error: "Read-only file system" setting key "net.ipv4.conf.default.accept_source_route"
error: "Read-only file system" setting key "kernel.sysrq"
error: "Read-only file system" setting key "kernel.core_uses_pid"
error: "net.ipv4.tcp_syncookies" is an unknown key
error: "net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables" is an unknown key
error: "net.bridge.bridge-nf-call-iptables" is an unknown key
error: "net.bridge.bridge-nf-call-arptables" is an unknown key
error: "Read-only file system" setting key "kernel.msgmnb"
error: "Read-only file system" setting key "kernel.msgmax"
error: "Read-only file system" setting key "kernel.shmmax"
error: "Read-only file system" setting key "kernel.shmall"

我得到了和之前类似的错误结果:只读文件系统,无法修改。于是乎两个问题萦绕在我的面前:
1、为什么容器内当前系统变量值与sysctl.conf中的不一致?
2、为什么无法修改当前系统变量值?

在翻阅了Stackoverflow, github docker issues后,我得到了的答案如下:

1、Docker的base image做的很精简,甚至都没有init进程,原本在OS启动时执行生效系统变量的过程(sysctl -p)也给省略了,导致这些系统变量依旧保留着kernel默认值。以CentOs为例,在linux kernel boot后,init都会执行/etc/rc.d/rc.sysinit,后者会加载/etc/sysctl.conf中的系统变量值。下面是 CentOs5.6中的rc.sysinit代码摘录:

… …
# Configure kernel parameters
update_boot_stage RCkernelparam
sysctl -e -p /etc/sysctl.conf >/dev/null 2>&1
… …

2、Docker容器中的系统变量在non-priviledged模式下目前(我使用的时docker 1.2.0版本)就无法修改,这 和resolv.conf、hosts等文件映射到宿主机对应的文件有不同。

$ mount -l
…. ….
/dev/mapper/ubuntu–Server–14–vg-root on /etc/resolv.conf type ext4 (rw,relatime,errors=remount-ro,data=ordered)
/dev/mapper/ubuntu–Server–14–vg-root on /etc/hostname type ext4 (rw,relatime,errors=remount-ro,data=ordered)
/dev/mapper/ubuntu–Server–14–vg-root on /etc/hosts type ext4 (rw,relatime,errors=remount-ro,data=ordered)
… …

那么我们该如何修改系统变量值来满足遗留产品的需求呢?

一、使用–privileged选项

我们使用–privileged这个特权选项来启动一个基于centos:centos6的新容器,看看是否能对shmmax这样的系统变量值 进行修改:

$ sudo docker run -it –privileged  "centos:centos6" /bin/bash
bash-4.1# cat /proc/sys/kernel/shmmax
33554432
bash-4.1# echo 68719476736 > /proc/sys/kernel/shmmax
bash-4.1# cat /proc/sys/kernel/shmmax
68719476736

bash-4.1# sysctl -p
net.ipv4.ip_forward = 0
net.ipv4.conf.default.rp_filter = 1
net.ipv4.conf.default.accept_source_route = 0
kernel.sysrq = 0
kernel.core_uses_pid = 1
… …
kernel.msgmnb = 65536
kernel.msgmax = 65536
kernel.shmmax = 68719476736
kernel.shmall = 4294967296

可以看出,通过–privileged选项,容器获得了额外的特权,并且可以对系统变量的值进行修改了。不过这样的修改是不能保存在容器里的, 我们stop 容器,再重启该容器就能看出来:

$ sudo docker start 3e22d65a7845
$ sudo docker attach 3e22d65a7845
bash-4.1# cat /proc/sys/kernel/shmmax
33554432

shmmax的值在容器重启后又变回了原先的那个默认值。不过重启后的容器依旧具有privileged的特权,我们还可以重新手工执行命令对系 统变量进行修改:

bash-4.1# echo 68719476736 > /proc/sys/kernel/shmmax
bash-4.1# cat /proc/sys/kernel/shmmax
68719476736

但即便这样,也无法满足我们的需求,我们总不能每次都在容器中手工执行系统变量值修改的操作吧。privileged选项的能力能否带到 image中呢?答案是目前还不能,我们无法在build image时通过privileged选项修改系统变量值。

这样一来,我们能做的只有把产品启动与系统变量值修改放在一个脚本中了,并将该脚本作为docker 容器的cmd命令来执行,比如我们构建一个Dockerfile:

FROM centos:centos6
MAINTAINER Tony Bai <bigwhite.cn@gmail.com>
RUN yum install python-setuptools -y
RUN easy_install supervisor
RUN mkdir -p /var/log/supervisor
COPY ./supervisord.conf /etc/supervisord.conf
COPY ./start.sh /bin/start.sh
RUN chmod +x /bin/start.sh
CMD ["/bin/start.sh]

//start.sh
sysctl -p
/usr/bin/supervisord

这样,start.sh在supervisord启动前将系统变量值重新加载,而supervisord后续启动的程序就可以看到这些新系统变量 的值了。不过别忘了利用这个image启动容器时要加上–priviledged选项,否则容器启动就会失败。

二、使用phusion/baseimage

前面说过/etc/sysctl.conf中的值没有生效是因为docker官方提供的centos:centos6把init进程的初始化过程给精 简掉了。phusion/baseimage是目前docker registery上仅次于ubuntu和centos两个之后的base image,其提供了/sbin/my_init这个init进程,用于在container充当init进程的角色。那么my_init是否可以用于执行sysctl -p呢?我们试验一下:

我们先pull这个base image下来:sudo docker pull phusion/baseimage。pull成功后,我们先基于“phusion/baseimage”启动一个容器做一些explore工作:

$ sudo docker run -i -t "phusion/baseimage"
*** Running /etc/my_init.d/00_regen_ssh_host_keys.sh…
No SSH host key available. Generating one…
Creating SSH2 RSA key; this may take some time …
Creating SSH2 DSA key; this may take some time …
Creating SSH2 ECDSA key; this may take some time …
Creating SSH2 ED25519 key; this may take some time …
invoke-rc.d: policy-rc.d denied execution of restart.
*** Running /etc/rc.local…
*** Booting runit daemon…
*** Runit started as PID 100

通过nsenter进去,查看一下/sbin/my_init的源码,我们发现这是一个python脚本,不过从头到尾浏览一遍,没有发现sysctl加载/etc/sysctl.conf系统变量的操作。

不过,phusion文档中说my_init可以在初始化过程中执行/etc/my_init.d下的脚本。那是不是我们将一个执行sysctl -p的脚本放入/etc/my_init.d下就可以实现我们的目的了呢?试试。

我们编写一个脚本:load_sys_varibles.sh

#!/bin/sh
sysctl -p > init.txt

下面是制作image的Dockerfile:

FROM phusion/baseimage:latest
MAINTAINER Tony Bai <bigwhite.cn@gmail.com>
RUN echo "kernel.shmmax = 68719476736" >> /etc/sysctl.conf
RUN mkdir -p /etc/my_init.d
ADD load_sys_varibles.sh /etc/my_init.d/load_sys_varibles.sh
RUN chmod +x /etc/my_init.d/load_sys_varibles.sh
CMD ["/sbin/my_init"]

phusion/baseimage是基于ubuntu的OS,其sysctl.conf默认情况下没啥内容,所以我们在Dockerfile中向这个文件写入我们需要的系统变量值。构建image并启动容器:

$ sudo docker build -t "myphusion:v1" ./
Sending build context to Docker daemon 13.12 MB
Sending build context to Docker daemon
Step 0 : FROM phusion/baseimage:latest
 —> cf39b476aeec
Step 1 : MAINTAINER Tony Bai <bigwhite.cn@gmail.com>
 —> Using cache
 —> d0e9b51a3e4f
Step 2 : RUN echo "kernel.shmmax = 68719476736" >> /etc/sysctl.conf
 —> Using cache
 —> 2c800687cc83
Step 3 : RUN mkdir -p /etc/my_init.d
 —> Using cache
 —> fe366eea5eb4
Step 4 : ADD load_sys_varibles.sh /etc/my_init.d/load_sys_varibles.sh
 —> a641bb595fb9
Removing intermediate container c381b9f001c2
Step 5 : RUN chmod +x /etc/my_init.d/load_sys_varibles.sh
 —> Running in 764866552f25
 —> eae3d7f1eac5
Removing intermediate container 764866552f25
Step 6 : CMD ["/sbin/my_init"]
 —> Running in 9ab8d0b717a7
 —> 8be4e7b6b174
Removing intermediate container 9ab8d0b717a7
Successfully built 8be4e7b6b174

$ sudo docker run -it "myphusion:v1"
*** Running /etc/my_init.d/00_regen_ssh_host_keys.sh…
No SSH host key available. Generating one…
Creating SSH2 RSA key; this may take some time …
Creating SSH2 DSA key; this may take some time …
Creating SSH2 ECDSA key; this may take some time …
Creating SSH2 ED25519 key; this may take some time …
invoke-rc.d: policy-rc.d denied execution of restart.
*** Running /etc/my_init.d/load_sys_varibles.sh…
sysctl: setting key "kernel.shmmax": Read-only file system
*** /etc/my_init.d/load_sys_varibles.sh failed with status 255

*** Killing all processes…

唉,还是老问题!即便是在my_init中执行,依旧无法逾越Read-only file system,查看Phusion/baseimage的Dockerfile才知道,它也是From ubuntu:14.04的,根不变,上层再怎么折腾也没用。

换一种容器run方法吧,加上–privileged:

$ sudo docker run -it –privileged  "myphusion:v1"
*** Running /etc/my_init.d/00_regen_ssh_host_keys.sh…
No SSH host key available. Generating one…
Creating SSH2 RSA key; this may take some time …
Creating SSH2 DSA key; this may take some time …
Creating SSH2 ECDSA key; this may take some time …
Creating SSH2 ED25519 key; this may take some time …
invoke-rc.d: policy-rc.d denied execution of restart.
*** Running /etc/my_init.d/load_sys_varibles.sh…
*** Running /etc/rc.local…
*** Booting runit daemon…
*** Runit started as PID 102

这回灵光了。enter到容器里看看设置的值是否生效了:

root@9e399f46372a:~#cat /proc/sys/kernel/shmmax
68719476736

结果如预期。这样来看phusion/baseimage算是为sysctl -p加载系统变量值提供了一个便利,但依旧无法脱离–privileged,且依旧无法在image中持久化这个设置。

在Docker github的issue中有人提出建议在Dockerfile中加入类似RUNP这样的带有特权的指令语法,但不知何时才能在Docker中加入这一功能。

总而言之,基于目前docker官网提供的base image,我们很难找到特别理想的修改系统变量值的方法,除非自己制作base image,这个还没尝试过,待后续继续研究。




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