CKE で始める!はじめての Kubernetes クラスタ インプレースアップグレード

A97eee01397705443a72a48ce29d3e19?s=47 Cybozu
February 27, 2020

CKE で始める!はじめての Kubernetes クラスタ インプレースアップグレード

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Cybozu

February 27, 2020
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  1. 4.

    質問 ▌Kubernetes v1.17 がリリースされました。 あなたの環境では Kubernetes v1.16 を使っています。 どうやって、Kubernetes クラスタを更新しますか︖

    3 ▌よく聞く⽅法 1. クラスタを新しく⽤意して、丸ごと引っ越し 2. ノードを順番に更新して、ローリングアップグレード
  2. 7.

    ⽅法2: ローリングアップグレード 1. 更新したいノードを kubectl drain ØPod が退去 (evict) &

    そのノードへの Pod の配置が停⽌ 6 App App App App App App Old Old Old Old App App 更新したい kubectl drain
  3. 10.

    ⽅法2: ローリングアップグレード 9 App App App App Old Old Old

    New App App App App kubectl drain ▌これをノードの数だけ繰り返す • アプリケーションはいずれかのノード上で動作 Øサービス無停⽌で更新できる
  4. 12.

    CKE とは (Cybozu Kubernetes Engine) ▌サイボウズで開発している OSS ▌Kubernetes クラスタの構築と運⽤を⾃動化するソフトウェア ▌Kubernetes

    Conformance Software に認定 詳しく知りたい⽅は、以下を参照ください。 n GitHub Ø https://github.com/cybozu-go/cke n CKEがKubernetes Conformance Softwareに認定されました – Cybozu Inside Out Ø https://blog.cybozu.io/entry/cke 11
  5. 13.

    Neco の Kubernetes ▌Storage on Kubernetes Øローカルストレージを多⽤する 2種類のサーバで構成 (CS、SS合わせて、1クラスタ数千台 ×

    3 クラスタ) 1. CS (Compute Server) • ⾼速な CPU、SSD • AP サーバ、DBサーバ (更新頻度の⾼いデータを保存) として利⽤ 2. SS (Storage Server) • ⼤量の HDD • S3 互換のオブジェクトストレージ (更新頻度の低いデータを保存) として利⽤ 12
  6. 14.

    Neco のアップグレード要件 ▌Neco の Kubernetes には⼤量のデータ • アップグレードの度に サーバ間 and/or

    クラスタ間で データのコピーはしたくない (ネットワークの負荷も上がるし、ディスクの寿命も縮まる) 13
  7. 15.

    Neco のアップグレード要件 ▌Neco の Kubernetes には⼤量のデータ • kubectl drain で

    Pod を退去するとデータのコピーが不可避 Ø数千台のノードで、データをキャッチボールことに…… 14 data data Pod Pod ⼼機⼀転︕ 頑張るぞ︕ データも 送るよー︕ kubectl drain data data データないっす ⾃分も空っす Old Old Old⇨New
  8. 18.

    Neco のアップグレード要件 ▌まとめると 1. Eviction-free な In-place Upgrade • クラスタの作り直しなし

    • ノードの⼊替なし • Pod の退去 (evict) なし 2. 加えて、(できるだけ) クラスタ無停⽌ 3. さらに加えて、(頻度が⾼いので) ⾃動化したい 17
  9. 19.

    Neco の構成 OS (Ubuntu) 管理サーバ (3〜5台) サーバ管理ツール (Sabakan) Kubernetes 管理ツール

    (CKE) Kubernetes ノード (数千台規模) マネージドサービス (ロードバランサー、モニタリング、データベースなど) ▌ざっくりとこんな構成 Neco Maneki + 製品開発 チーム 18 OS (CoreOS) アプリケーション (サイボウズ製品) サーバ (CS) サーバ (CS) サーバ (SS) サーバ (SS) OS (CoreOS) OS (CoreOS) OS (CoreOS)
  10. 20.

    どこをアップグレードしたい︖ ▌⼤まかに分類すると4種類 1. Pod (Kubernetes ワークロード) • マネージドサービス 2. Kubernetes

    • Kubernetes コンポーネント 3. OS 4. (サーバの) ファームウェア 19 今⽇はココの説明
  11. 21.

    こいつを Kubernetes のアップグレード OS (Ubuntu) 管理サーバ (3〜5台) サーバ管理ツール (Sabakan) Kubernetes

    管理ツール (CKE) Kubernetes ノード (数千台規模) マネージドサービス (ロードバランサー、モニタリング、データベースなど) ▌CKE で更新する 20 OS (CoreOS) アプリケーション (サイボウズ製品) サーバ (CS) サーバ (CS) サーバ (SS) サーバ (SS) OS (CoreOS) OS (CoreOS) OS (CoreOS) こいつが
  12. 22.

    Kubernetes の構成 ▌⼤きく分けると2種類のノード 1. Masterノード (3〜7台) • クラスタ全体を管理 (etcd /

    kube-apiserver / kube-scheduler / kube-controller-manager ) 2. Workerノード (たくさん) • アプリケーション (Pod) の実⾏環境 ( kubelet / kube-proxy ) 21
  13. 23.

    Master (3) Master (2) etcd Master (1) Masterノードの構成 apiserver ▌Neco

    では以下のように、Master ノードを冗⻑ • Master コンポーネントをセットで冗⻑化 • リバースプロキシ で、etcd / kube-apiserver へのアクセスをバランス 22 scheduler controller-manager リバプロ etcd apiserver etcd apiserver リバプロ リバプロ リバプロ リバプロ リバプロ scheduler controller-manager scheduler controller-manager
  14. 24.

    Master (3) Master (2) etcd Master (1) Masterノードのアップグレード apiserver ▌scheduler

    と controller-manager はそれぞれリーダー選出 Ø⼀時的にコンポーネントがダウンしても、問題なし 23 scheduler controller-manager リバプロ etcd apiserver etcd apiserver リバプロ リバプロ リバプロ リバプロ リバプロ scheduler controller-manager scheduler controller-manager
  15. 25.

    Master (3) Master (2) etcd Master (1) Masterノードのアップグレード apiserver ▌etcd

    と apiserver はリバースプロキシで宛先を調整 Øこちらも、⼀時的にコンポーネントがダウンしても、問題なし 24 scheduler controller-manager リバプロ etcd apiserver etcd apiserver リバプロ リバプロ リバプロ リバプロ リバプロ scheduler controller-manager scheduler controller-manager
  16. 27.

    Pod Workerノードの構成 ▌Neco の Workerノードの構成 • リバースプロキシで Masterノード (kube-apiserver) へのアクセスを調整

    ØMaster が少しダウンしても問題なし 26 OS Worker ノード (たくさん) kube-proxy kubelet ipvs コンテナ コンテナ コンテナランタイム (containerd) コンテナ Pod リバプロ Master (1) Master (2) Master (3)
  17. 28.

    Pod Workerノードのアップグレード ▌Kubernetes 上でアプリケーションが動く、と⾔うけれど どちらかというと、横からから⼩突いている 27 OS Worker ノード (たくさん)

    kube-proxy kubelet ipvs コンテナ コンテナ コンテナランタイム (containerd) コンテナ Pod リバプロ Master (1) Master (2) Master (3) 起動/終了/監視 ルーティング設定
  18. 30.

    Workerノードのアップグレード ▌CKE では Kubernetes コンポーネントを Docker で起動 • 新しいコンテナイメージを事前に Pull

    • 折を⾒て再起動 Øコンポーネントの再起動は⼗数秒、すぐにアップグレード完了 アプリケーションへの影響もなく、ノードの⼊替も不要 29
  19. 31.

    In-place Upgrade の注意点 ▌ただし • アップグレード前後で、⾮互換の変更があった場合 単純な再起動では済まないケースがある • その場合は、⾃⼒で頑張るしかない ▌Neco

    の場合は 1. CKE が⾃社製ツールのため、改修が容易 2. 仮想クラスタ & Stage環境 でアップグレード試験を実施 Øだから、In-place Upgrade にチャレンジできている 30
  20. 32.

    まとめ • Neco は Storage on Kubernetes • ⾃社製ツール CKE

    で Kubernetes クラスタの In-place Upgrade を実現 Øアプリケーションへの影響を最⼩限に Kubernetes クラスタをアップグレードできる 31
  21. 34.

    ココ Pod のアップグレード OS (Ubuntu) 管理サーバ (3〜5台) サーバ管理ツール (Sabakan) Kubernetes

    管理ツール (CKE) Kubernetes ノード (数千台規模) マネージドサービス (ロードバランサー、モニタリング、データベースなど) ▌Neco のマネージドサービス (アプリケーションは管轄外) 33 OS (CoreOS) アプリケーション (サイボウズ製品) サーバ (CS) サーバ (CS) サーバ (SS) サーバ (SS) OS (CoreOS) OS (CoreOS) OS (CoreOS)
  22. 36.

    こいつを OS のアップグレード OS (Ubuntu) 管理サーバ (3〜5台) サーバ管理ツール (Sabakan) Kubernetes

    管理ツール (CKE) Kubernetes ノード (数千台規模) マネージドサービス (ロードバランサー、モニタリング、データベースなど) ▌Sabakan によるプロビジョニング 35 OS (CoreOS) アプリケーション (サイボウズ製品) サーバ (CS) サーバ (CS) サーバ (SS) サーバ (SS) OS (CoreOS) OS (CoreOS) OS (CoreOS) こいつが
  23. 37.

    OS のアップグレード ▌Sabakan によるプロビジョニング • Core OS をネットワークブート • Ignition

    でノード別に設定をカスタマイズ Øノードを再起動するだけで、OS が新しくなる︕ ▌ただし、再起動の間は そのノード上で動くアプリケーションのタウンタイムが発⽣ Øデータの冗⻑化 & Pod の分散配置で対応 36
  24. 38.

    データの冗⻑化 & Pod の分散配置 ▌DB でクラスタを組み、データを冗⻑化 • Rook/Ceph、Elasticsearh、MySQL のクラスタ ▌ただ、それだけでは不⼗分

    ØPod の配置に偏りがでるかもしれない ノード1 カン︕ 37 Pod data Pod data Pod data Pod data ノード2 ノード3 ノード4
  25. 39.

    データの冗⻑化 & Pod の分散配置 ▌Topology Spread Constraints (Kubernetes v1.16〜) •

    複数の Failure domain に Pod を分散配置 Øノードを再起動しても問題なし、耐障害性も向上 ラック1 ラック2 ラック3 ラック4 ラック1がやられたようだな やつは最弱 38 data data data data
  26. 40.

    ココ ファームウェアのアップグレード OS (Ubuntu) 管理サーバ (3〜5台) サーバ管理ツール (Sabakan) Kubernetes 管理ツール

    (CKE) Kubernetes ノード (数千台規模) マネージドサービス (ロードバランサー、モニタリング、データベースなど) ▌ファームウェアアップグレードの⾃動化はこれから…… 39 OS (CoreOS) アプリケーション (サイボウズ製品) サーバ (CS) サーバ (CS) サーバ (SS) サーバ (SS) OS (CoreOS) OS (CoreOS) OS (CoreOS)