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kubernetes1.4新特性:支持Docker新特性

2016-10-09

kubernetes1 4新特性:支持Docker新特性。在Kubernetes1 2中这个第三方组件就是go-dockerclient,这是一个GO语言写的docker客户端,支持Dockerremote API,这个项目在https: github com fsouza go-dockerclient中。

(一)背景资料

在Kubernetes1.2中这个第三方组件就是go-dockerclient,这是一个GO语言写的docker客户端,支持Dockerremote API,这个项目在https://github.com/fsouza/go-dockerclient中。在Kubernetes1.3中直接使用docker公司提供的client来实现,通过这个client可以实现同DockerDeamon之间的通讯,这个客户端项目在https://github.com/docker/engine-api/中,感兴趣的话可以去看看。在Kubernetes1.4中延用了1.3中的方式,直接使用docker公司提供的client来实现。

(二)支持Docker版本

对于Kubernetes1.4需要使用Docker版本至少是1.9.x,Docker1.9.x对应的API版本是1.21。下面是Docker版本同API版本对应关系,其中红色字体的部分是Kubernetes1.4不支持的。

Docker版本

API版本

1.12x

1.24

1.11.x

1.23

1.10.x

1.22

1.9.x

1.21

1.8.x

1.20

1.7.x

1.19

1.6.x

1.18

1.5.x

1.17

1.4.x

1.16

1.3.x

1.15

1.2.x

1.14

(三)调用Docker API

下面表格展现了Docker最新版本所有的API列表,同时也展现了Kubernetes1.4版本和1.3版本都使用了哪些API。

第一列是Docker 1.24版本API列表第二列是这些API使用方式第三列是Kubernetes1.4中使用到的API第四列是Kubernetes1.3中使用到的API红色字体部分为1.4版本比1.3版本增加的调用API,也就是说1.4版本比1.3版本增加的操作Docker的功能

Docker API 1.24

使用方式

Kubernetes1.4

Kubernetes1.3

Get container stats based on resource usage

GET /containers/(id)/stats

Update a container

POST /containers/(id)/update

Rename a container

POST /containers/(id)/rename

Retrieving information about files and folders in a container

HEAD /containers/(id)/archive

List containers

GET /containers/json

√

√

Inspect a container

GET /containers/(id)/json

√

√

Inspect changes on a container’s filesystem

GET /containers/(id)/changes

√

√

Create a container

POST /containers/create

√

√

Start a container

POST /containers/(id)/start

√

√

Stop a container

POST /containers/(id)/stop

√

√

Restart a container

POST /containers/(id)/restart

Pause a container

POST /containers/(id)/pause

Unpause a container

POST /containers/(id)/unpause

List processes running inside a container

GET /containers/(id)/top

Kill a container

POST /containers/(id)/kill

√

√

Remove a container

DELETE /containers/(id)

√

√

Get an archive of a filesystem resource in a container

GET /containers/(id)/archive

Extract an archive of files or folders to a directory in a container

PUT /containers/(id)/archive

Copy files or folders from a container

POST /containers/(id)/copy,以后会被删除掉,使用archive代替

Wait a container

POST /containers/(id)/wait

Create a new image from a container’s changes

POST /commit

Attach to a container

POST /containers/(id)/attach

√

√

Attach to a container (websocket)

GET /containers/(id or name)/attach/ws

Get container logs

GET /containers/(id)/logs

√

√

Resize a container TTY

POST /containers/(id)/resize

√

Export a container

GET /containers/(id)/export

List Images

GET /images/json

√

√

Inspect an image

GET /images/(name)/json

√

√

Get the history of an image

GET /images/(name)/history

√

√

Push an image on the registry

POST /images/(name)/push

Build image from a Dockerfile

POST /build

Create an image

POST /images/create

√

√

Load a tarball with a set of images and tags into docker

POST /images/load

Get a tarball containing all images in a repository

GET /images/(name)/get

Get a tarball containing all images

GET /images/get

Tag an image into a repository

POST /images/(name)/tag

Remove an image

DELETE /images/(name)

√

√

Search images

GET /images/search

Monitor Docker’s events

GET /events

Show the docker version information

GET /version

√

√

Display system-wide information

GET /info

√

√

Ping the docker server

GET /_ping

List volumes

GET /volumes

Create a volume

POST /volumes/create

Inspect a volume

GET /volumes/(name)

Remove a volume

DELETE /volumes/(name)

List networks

GET /networks

Inspect network

GET /networks/

Create a network

POST /networks/create

Remove a network

DELETE /networks/(id)

Connect a container to a network

POST /networks/(id)/connect

Disconnect a container from a network

POST /networks/(id)/disconnect

Check auth configuration

POST /auth

Exec Create

POST /containers/(id)/exec

√

√

Exec Start

POST /exec/(id)/start

√

√

Exec Resize

POST /exec/(id)/resize

√

Exec Inspect

GET /exec/(id)/json

√

√

List plugins

GET /plugins

Install a plugin

POST /plugins/pull?name=

Inspect a plugin

GET /plugins/(plugin name)

Enable a plugin

POST /plugins/(plugin name)/enable

Disable a plugin

POST /plugins/(plugin name)/disable

Remove a plugin

DELETE /plugins/(plugin name)

List nodes

GET /nodes

Inspect a node

GET /nodes/

Remove a node

DELETE /nodes/

Update a node

POST /nodes//update

Inspect swarm

GET /swarm

Initialize a new swarm

POST /swarm/init

Join an existing swarm

POST /swarm/join

Leave a swarm

POST /swarm/leave

Update a swarm

POST /swarm/update

List services

GET /services

Create a service

POST /services/create

Remove a service

DELETE /services/(id or name)

Inspect one or more services

GET /services/(id or name)

Update a service

POST /services/(id or name)/update

List tasks

GET /tasks

Inspect a task

GET /tasks/(task id)

1)从表格中可以看到,Kubernetes1.4中调用了Docker的Resize a container TTY接口,用来配置Docker容器的虚拟终端(TTY),重新设置Docker容器的虚拟终端之后,需要重新启动容器才能生效。

HTTP请求例子:

 POST/containers/4fa6e0f0c678/resize?h=40&w=80 HTTP/1.1

返回响应例子:

 HTTP/1.1 200 OK
 Content-Length: 0
 Content-Type: text/plain; charset=utf-8

请求参数:

h – 虚拟终端高度

w – 虚拟终端宽度

HTTP返回响应状态值:

200 – 设置成功

404 – 没有找到指定Docker容器

500 – 不能够重新设置虚拟终端参数

2)从表格中还可以看到,Kubernetes1.4中调用了Docker的Exec Resize接口,如果在Docker容器中执行exec命令时指定了虚拟终端(tty),那么通过这个API接口就可以重新设置虚拟终端(tty)。

HTTP请求例子:

  POST/exec/e90e34656806/resize?h=40&w=80 HTTP/1.1
  Content-Type: text/plain

返回响应例子:

  HTTP/1.1201 Created
  Content-Type: text/plain


请求参数:

h –虚拟终端高度

w –虚拟终端宽度

HTTP返回响应状态值:

201 –设置成功

404 –没有找到指定exec实例

3)Kubernetes1.4新增加了上面两个接口调用,可以看看这两个接口调用在源代码中的位置:

func AttachContainer(client DockerInterface,containerID kubecontainer.ContainerID, stdin io.Reader, stdout, stderrio.WriteCloser, tty bool, resize <-chan term.Size) error {

       kubecontainer.HandleResizing(resize, func(size term.Size) {

              client.ResizeContainerTTY(containerID.ID,int(size.Height), int(size.Width))

       })

       opts:= dockertypes.ContainerAttachOptions{

              Stream:true,

              Stdin:  stdin != nil,

              Stdout:stdout != nil,

              Stderr:stderr != nil,

       }

       ……

}
func (*NativeExecHandler)ExecInContainer(client DockerInterface, container *dockertypes.ContainerJSON,cmd []string, stdin io.Reader, stdout, stderr io.WriteCloser, tty bool, resize<-chan term.Size) error {

       ……

       kubecontainer.HandleResizing(resize, func(size term.Size) {

              client.ResizeExecTTY(execObj.ID, int(size.Height),int(size.Width))

       })

       startOpts:= dockertypes.ExecStartCheck{Detach: false, Tty: tty}

       streamOpts:= StreamOptions{

              InputStream:  stdin,

              OutputStream:stdout,

              ErrorStream:  stderr,

              RawTerminal:  tty,

       }

       err= client.StartExec(execObj.ID, startOpts, streamOpts)

       iferr != nil {

              returnerr

       }

……

}


这两处开发开发人员的注释如下:

Have to start this before the call toclient.AttachToContainer because client.AttachToContainer is a blocking call:-( Otherwise, resize events don&#39;t get processed and the terminal neverresizes.

Have to start this before the call toclient.StartExec because client.StartExec is a blocking call :-( Otherwise,resize events don&#39;t get processed and the terminal never resizes.

通过注释可以发现,因为attach和start exec两个接口都是可以阻塞的,所以通过增加设置虚拟终端(tty)来判断向attach和start exec两个接口发送的请求是否阻塞。

4)从表格中还可以看到,Kubernetes没有使用到Docker的网络接口,也没有使用到Docker的卷接口,原因是Kubernetes自己定义了Service和POD,自己实现了POD之间的网络和挂载到POD上的卷。

5)从表格中也可以看到,Kubernetes对Docker容器的管理只有很少的功能,甚至都没有使用到Docker的重启接口,还是因为Kubernetes自己定义的POD,Kubernetes以POD为基本操作单元,而且是Kubernetes从容器集群管理角度设计的,所以不存在对POD里面单个Docker容器的重启操作。

(四)对Docker其他操作

1)Linux ext4文件系统要求文件名字符个数不能超过255,在Kubernetes1.4中进行了控制。

2)由于Docker1.12支持了通过—sysctl参数来设置内核参数,所以在Kubernetes1.4可以将安全的sysctl命令放入白名单列表中,这样就可以对容器内核参数进行配置操作,下面是Kubernetes1.4对内核参数的默认设置:

?sysctl -wvm.overcommit_memory=1

表示节点上有多少物理内存就用多少,不进行内存超分配

?sysctl -w vm.panic_on_oom=0

表示当节点上物理内存耗尽时,内核触发OOM killer杀掉最耗内存的进程

?sysctl -w kernel/panic=10

表示当内核panic时,等待10秒后在重启

?sysctl -wkernel/panic_on_oops=1

设置当内核oops发生时,采用panic方式处理。不同于panic会导致OS重启,设备驱动引发的oops通常不会导致OS重启,但是可以通过设置这个参数来指定oops发生时进行OS重启

(五)K8S操作Docker的网络实现

我们可以用下面这张图来把POD和容器之间的关系形象化,此图仅供说明问题时的参考,并无实际意义。

\

我们可以把POD看作是机器里面的操作系统,把容器看作是里面的进程,在操作系统内部进程间是可以通过IPC(Inter-Process Communication)进行通讯的,不同操作系统之间的进程是通过操作系统IP和端口进行通讯的,那么对应到POD和容器,就变成了POD内部容器间事可以通过IPC(Inter-Process Communication)进行通讯的,不同POD之间的容器是通过POD IP和端口进行通讯的。从集群的角度来考虑问题,Kubernetes基本操作单元是POD,不需要关注到POD中的容器,那么我们可以想象一下,如果我们要按照虚拟机的使用方式来使用容器,那样的话应该如何使用Kubernetes呢?可以看下面的图:

\

这样我们就实现了像虚拟机那样使用容器,我们可以认为POD就是一个虚拟机,只不过在这个虚拟机中只有一个容器。但是如果要对这个虚拟机进行操作的时候我们发现问题来了,从前面的表格中可以看到,Kubernetes对Docker容器的管理只有很少的功能,没有使用到Docker的重启接口,但是如果把容器当作虚拟机用,必然要使用重启功能,抛开Kubernetes的设计理念,我们自己可以扩展Kubernetes对POD重启的实现,实现把容器当作虚拟机来使用的需求。

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