基于Kubernetes部署Apache Zookeeper

随着云原生化流行的大趋势，我们的基础组件也需要逐渐上Kubernetes了。Apache Zookeeper作为目前最流行的分布式协调组件，在我们的微服务架构中负责扮演注册中心的角色。在Kubernetes中运行Zookeeper集群是很有意义的，可以利用其原生的弹性扩缩容、高可用特性。

使用StatefulSet部署Zookeeper

官方提供了使用statefulSet的方式来部署Zookeeper运行Zookeeper，它会创建一个headless service，一个cluster service，一个podDisruptionBudget，一个statefulSet。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: zk-hs
  labels:
    app: zk
spec:
  ports:
  - port: 2888
    name: server
  - port: 3888
    name: leader-election
  clusterIP: None
  selector:
    app: zk
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: zk-cs
  labels:
    app: zk
spec:
  ports:
  - port: 2181
    name: client
  selector:
    app: zk
---
apiVersion: policy/v1beta1
kind: PodDisruptionBudget
metadata:
  name: zk-pdb
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: zk
  maxUnavailable: 1
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: zk
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: zk
  serviceName: zk-hs
  replicas: 3
  updateStrategy:
    type: RollingUpdate
  podManagementPolicy: OrderedReady
  template:
    metadata:
      labels:
        app: zk
    spec:
      affinity:
        podAntiAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
            - labelSelector:
                matchExpressions:
                  - key: "app"
                    operator: In
                    values:
                    - zk
              topologyKey: "kubernetes.io/hostname"
      containers:
      - name: kubernetes-zookeeper
        imagePullPolicy: Always
        image: "k8s.gcr.io/kubernetes-zookeeper:1.0-3.4.10"
        resources:
          requests:
            memory: "1Gi"
            cpu: "0.5"
        ports:
        - containerPort: 2181
          name: client
        - containerPort: 2888
          name: server
        - containerPort: 3888
          name: leader-election
        command:
        - sh
        - -c
        - "start-zookeeper \
          --servers=3 \
          --data_dir=/var/lib/zookeeper/data \
          --data_log_dir=/var/lib/zookeeper/data/log \
          --conf_dir=/opt/zookeeper/conf \
          --client_port=2181 \
          --election_port=3888 \
          --server_port=2888 \
          --tick_time=2000 \
          --init_limit=10 \
          --sync_limit=5 \
          --heap=512M \
          --max_client_cnxns=60 \
          --snap_retain_count=3 \
          --purge_interval=12 \
          --max_session_timeout=40000 \
          --min_session_timeout=4000 \
          --log_level=INFO"
        readinessProbe:
          exec:
            command:
            - sh
            - -c
            - "zookeeper-ready 2181"
          initialDelaySeconds: 10
          timeoutSeconds: 5
        livenessProbe:
          exec:
            command:
            - sh
            - -c
            - "zookeeper-ready 2181"
          initialDelaySeconds: 10
          timeoutSeconds: 5
        volumeMounts:
        - name: datadir
          mountPath: /var/lib/zookeeper
      securityContext:
        runAsUser: 1000
        fsGroup: 1000
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: datadir
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      resources:
        requests:
          storage: 10Gi

使用kubectl apply应用这个配置文件，等待一会之后，发现pod和service都已创建成功。

image

我们检查一下zookeeper节点的状态：

image

将zookeeper部署在kubernetes上一大优点就是可以方便扩缩容，这边我们以扩容成4个节点为例，kubectl edit sts zk，修改replica:4以及--server=4。可以看到经过一段时间的滚动更新，最终扩容成了4个节点。

image

使用Kubernetes Operator部署Zookeeper

除了StatefulSet的方式外，我们还可以使用Kubernetes Operator的方式部署。目前我们可以参考使用pravega提供的operator。
首先创建自定义的crd ZookeeperCluster
kubectl create -f deploy/crds
接着创建权限相关的，包括serviceAccount、Role和RoleBinding (注意需要修改一下权限相关的rbac.yaml的配置，如果你当前的namespace不是default，需要把namespcae: default去掉，不然权限验证有问题)。
kubectl create -f deploy/default_ns/rbac.yaml
然后给operator创建deployment
kubectl create -f deploy/default_ns/operator.yaml
我们看到operator已经创建好了：

image

接下来我们自己编写一个CR即可：

apiVersion: zookeeper.pravega.io/v1beta1
kind: ZookeeperCluster
metadata:
  name: zookeeper
spec:
  replicas: 3
  image:
    repository: pravega/zookeeper
    tag: 0.2.9
  storageType: persistence
  persistence:
    reclaimPolicy: Delete
    spec:
      storageClassName: "rbd"
      resources:
        requests:
          storage: 8Gi

这里的storageClassName配合自建集群选择了rbd。apply之后等一会儿可以看到zk已经创建完毕。

image

扩缩容的话也非常方便，还是以扩容4节点为例，直接patch我们创建的cr即可：
kubectl patch zk zookeeper --type='json' -p='[{"op": "replace", "path": "/spec/replicas", "value":4}]'

使用Kubernetes Kudo 部署Zookeeper

kudo是一个适用于kubernetes operator的组装器，也是官方推荐的。

首先我们安装一下kudo，在mac上安装：
brew install kudo
安装完之后进行初始化
kubectl kudo init
这个时候我们会发现kudo operator已经装好了：

image

然后直接安装一下zookeeper即可(kudo内置了zookeeper operator)，注意这里同样声明一下storage class为rbd。
kubectl kudo install zookeeper --instance=zookeeper-instance -p STORAGE_CLASS=rbd

image

扩缩容的话也非常方便：
kubectl kudo update --instance=zookeeper-instance -p NODE_COUNT=4。