008.Docker Flannel+Etcd分布式网络部署

一 环境准备

1.1 flannel概述

flannel是一种基于overlay网络的跨主机容器网络解决方案，即将tcp数据包封装在另一种网络包里面进行路由转发和通信，flannel是coreos开发,专门用于docker多机互联的一个工具,让集群中的不同节点主机创建的容器都具有全集群唯一的虚拟ip地址

1.2 原理说明

flannel为每个host分配一个subnet，容器从subnet中分配ip，这些ip可以在host间路由，容器间无需使用nat和端口映射即可实现跨主机通信。每个subnet都是从一个更大的ip池中划分的，flannel会在每个主机上运flanneld的agent，负责从池子中分配subnet。

flannel使用etcd存放网络配置、已分配的subnet、host的ip等信息，flannel数据包在主机间转发是由backend实现的，目前已经支持udp、vxlan、host-gw、aws vpc和gce路由等多种backend。

1.3 基础环境

ntp配置：略 #建议配置ntp服务，保证时间一致性

etcd版本：v3.3.9

docker版本：18.06.1-ce

防火墙及selinux：关闭防火墙和selinux

名称	地址	主机名	备注
docker01	172.24.8.111	docker01.example.com
docker02	172.24.8.112	docker02.example.com
etcd1	172.24.8.113	etcd1.example.com	用于保存相关ip信息
docker01中容器网段	10.1.15.2/24	container01	网段10.1.15.0/24
docker02中容器网段	10.1.20.2/24	container03	网段10.1.20.0/24

  1 # hostnamectl set-hostname docker01.example.com
  2 # hostnamectl set-hostname docker02.example.com
  3 # hostnamectl set-hostname etcd1.example.com

 

提示：主机名非必须。

1.4 架构示意图

数据转发流程

1. 容器直接使用目标容器的ip访问，默认通过容器内部的eth0发送出去。
2. 报文通过veth pair被发送到vethxxx。
3. vethxxx直接连接到虚拟交换机docker0的，报文通过虚拟bridge docker0发送出去。
4. 查找路由表，外部容器ip的报文都会转发到flannel0虚拟网卡，这是一个p2p的虚拟网卡，然后报文就被转发到监听在另一端的flanneld。
5. flanneld通过etcd维护了各个节点之间的路由表，把原来的报文udp封装一层，通过配置的iface发送出去。
6. 报文通过主机之间的网络找到目标主机。
7. 报文继续往上，到传输层，交给监听在8285端口的flanneld程序处理。
8. 数据被解包，然后发送给flannel0虚拟网卡。
9. 查找路由表，发现对应容器的报文要交给docker0。
10. docker0找到连到自己的容器，把报文发送过去。

1.5 相关顺序

部署顺序建议为：etcd---->flannel---->docker，也可独立分开部署，可能需要重启相关服务，才能使flannel从etcd获取网络信息，docker才能从flannel获取相关ip。

启动顺序必须为：etcd---->flannel---->docker，必须保证etcd启动正常，才能使flannel获取正确地址段，docker容器才能从flannel获取唯一地址。

二 etcd节点部署

2.1 单节点部署etcd

  1 root@etcd1:~# mkdir -p /var/log/etcd/			#建议创建etcd日志保存目录
  2 root@etcd1:~# mkdir -p /data/etcd			        #建议创建单独的etcd数据目录
  3 root@etcd1:~# etcd_ver=v3.3.10
  4 root@etcd1:~# github_url=https://github.com/etcd-io/etcd/releases/download
  5 root@etcd1:~# download_url=${github_url}
  6 root@etcd1:~# curl -l ${download_url}/${etcd_ver}/etcd-${etcd_ver}-linux-amd64.tar.gz -o /tmp/etcd-${etcd_ver}-linux-amd64.tar.gz
  7 root@etcd1:~# tar xzvf /tmp/etcd-${etcd_ver}-linux-amd64.tar.gz -c /tmp/etcd-download-test --strip-components=1
  8 root@etcd1:~# rm -f /tmp/etcd-${etcd_ver}-linux-amd64.tar.gz
  9 
 10 root@etcd1:~# cp /tmp/etcd-download-test/etcd* /usr/local/bin/
 11 root@etcd1:~# etcd --version

 

2.2 采用systemd管理

  1 root@etcd1:~# vi /lib/systemd/system/etcd.service	#创建用于systemd管理的文件
  2 [unit]
  3 description=etcd
  4 documentation=https://github.com/coreos/etcd
  5 conflicts=etcd.service
  6 
  7 [service]
  8 type=notify
  9 restart=always
 10 restartsec=5s
 11 limitnofile=40000
 12 timeoutstartsec=0
 13 
 14 execstart=/usr/local/bin/etcd --name etcd1 --data-dir /data/etcd \
 15 --listen-client-urls http://172.24.8.113:2379,http://127.0.0.1:2379 \
 16 --advertise-client-urls http://172.24.8.113:2379
 17 
 18 [install]
 19 wantedby=multi-user.target

 

提示：使用yum安装etcd则etcd.service会自动创建，且引用/etc/etcd/etcd.conf中的配置文件参数启动。

2.4 etcd中添加相应网段

按照1.3基础环境规划网段，添加etcd键值。

  1 root@etcd1:~# etcdctl --endpoints http://172.24.8.113:2379 set /flannel/network/config '{"network": "10.1.0.0/16", "subnetlen": 24, "subnetmin": "10.1.15.0","subnetmax": "10.1.20.0", "backend": {"type": "vxlan"}}'
  2 network（字符串）：cidr格式的ipv4网络，用于整个flannel网络。（这是唯一的强制密钥。）
  3 subnetlen（整数）：分配给每个主机的子网大小，除非network小于24，否则默认为24（即/24）。
  4 subnetmin（字符串）：子网分配应从哪个ip范围开始，默认为第一个子网network。
  5 subnetmax（字符串）：子网分配应结束的ip范围的结尾，默认为最后一个子网network。
  6 backend（后端）：要使用的后端类型和该后端的特定配置。
  7 root@etcd1:~# etcdctl get /flannel/network/config
  8 {"network": "10.0.0.0/16", "subnetlen": 24, "subnetmin": "10.1.15.0","subnetmax": "10.1.20.0", "backend": {"type": "vxlan"}}

 

三 flannel节点部署

3.1 安装flannel

  1 root@etcd1:~# mkdir /tmp/flannel-download-test
  2 root@etcd1:~# flannel_ver=v0.10.0
  3 root@etcd1:~# github_url=https://github.com/coreos/flannel/releases/download
  4 root@etcd1:~# download_url=${github_url}
  5 root@etcd1:~# curl -l ${download_url}/${flannel_ver}/flannel-${flannel_ver}-linux-amd64.tar.gz -o /tmp/flannel-${flannel_ver}-linux-amd64.tar.gz
  6 root@etcd1:~# tar xzvf /tmp/flannel-${flannel_ver}-linux-amd64.tar.gz -c /tmp/flannel-download-test
  7 root@etcd1:~# rm -f /tmp/flannel-${flannel_ver}-linux-amd64.tar.gz
  8 
  9 root@etcd1:~# cp /tmp/flannel-download-test/flanneld /usr/local/bin/
 10 root@etcd1:~# cp /tmp/flannel-download-test/mk-docker-opts.sh /usr/local/bin/

 

3.2 采用systemd管理

  1 root@etcd1:~# vi /lib/systemd/system/flanneld.service	#创建用于systemd管理的文件
  2 [unit]
  3 description=flanneld overlay address etcd agent
  4 documentation=https://github.com/coreos/flannel
  5 after=network.target
  6 after=network-online.target
  7 wants=network-online.target
  8 after=etcd.service				                #指定flannel在etcd之后、docker之前启动
  9 before=docker.service
 10 
 11 [service]
 12 user=root
 13 type=notify
 14 limitnofile=65536
 15 environmentfile=/etc/flannel/flanneld.conf	                #指定flannel配置文件
 16 execstart=/usr/local/bin/flanneld \
 17 -etcd-endpoints=${flannel_etcd_endpoints} \
 18 -etcd-prefix=${flannel_etcd_prefix} $flannel_options
 19 #使用引用flannel配置文件中的参数形式
 20 execstartpost=/usr/local/bin/mk-docker-opts.sh -k docker_network_options -d /run/flannel/docker				                                                #见解读部分
 21 restart=on-failure
 22 
 23 
 24 [install]
 25 wantedby=multi-user.target

 

3.3 创建flannel配置文件

  1 root@docker01:~# mkdir /etc/flannel
  2 root@docker01:~# vi /etc/flannel/flanneld.conf
  3 # flanneld configuration options
  4 # etcd url location.  point this to the server where etcd runs
  5 flannel_etcd_endpoints="http://172.24.8.113:2379"           #指定etcd服务器的监听地址
  6 
  7 # etcd config key.  this is the configuration key that flannel queries
  8 # for address range assignment
  9 flannel_etcd_prefix="/flannel/network"	                #指定etcd网络参数所存储键值的key
 10 
 11 # any additional options that you want to pass
 12 flannel_options="-iface=eth0"			        #指定用于主机间通信的接口，参数值也可为ip地址

 

提示：使用yum安装etcd则flannel.service会自动创建，若通过yum安装，所有相关systemd管理文件会自动创建，可参考：

https://www.cnblogs.com/kevingrace/p/6859114.html

https://www.cnblogs.com/devilwind/p/8880677.html

进行配置和修改。

docker02节点参考以上配置即可。

解读：

/etc/sysconfig/flanneld：配置相关flannel启动参数，用于flannel从etcd获取唯一地址段；

mk-docker-opts.sh：mk-docker-opts.sh运行后会讲flannel获取的网络参数写入/run/flannel/subnet.env文件；

-k docker_network_options：-k会将默认组合键，即docker_opts=转换为docker_network_options，主要方便于yum安装的docker直接引用（即docker.service中的service字段execstart行为已经包括$docker_network_options，从而不需要再次添加$docker_opts）；

-d /run/flannel/docker：将/run/flannel/subnet.env文件转换为docker能识别的格式后保存为/run/flannel/docker。

四 配置docker

4.1 docker环境

docker01和docker02节点均需要安装docker，具体方式见《002.docker版本及安装》。

4.2 修改docker启动参数

  1 root@docker01:~# vi /lib/systemd/system/docker.service
  2 #……
  3 environmentfile=/run/flannel/docker		#添加flannel转换后的docker能识别的配置文件
  4 execstart=/usr/bin/dockerd -h fd:// $docker_network_options
  5 #……

 

提示：需要将docker修改为采用flannel网络。

docker02节点参考以上配置即可。

五 启动相关服务

5.1 启动etcd服务

  1 root@etcd1:~# systemctl daemon-reload			#只需要在etcd节点
  2 root@etcd1:~# systemctl restart etcd.service
  3 root@etcd1:~# systemctl enable etcd.service
  4 root@etcd1:~# ps -ef | grep etcd			        #验证是否启动正常

 

5.2 启动flannel服务

  1 root@docker01:~# systemctl daemon-reload		        #docker01和docker02节点
  2 root@docker01:~# systemctl restart flanneld.service
  3 root@docker01:~# systemctl enable flanneld.service
  4 root@docker01:~# ps -ef | grep flanneld			#验证是否启动正常

 

5.3 启动docker服务

  1 root@docker01:~# systemctl daemon-reload
  2 root@docker01:~# systemctl restart docker.service
  3 root@docker01:~# systemctl enable docker.service

 

提示：docker02节点参考以上配置即可。

六 验证确认

6.1 验证flannel获取网络参数

  1 root@docker01:~# cat /run/flannel/docker		#检查flannel获取网络参数情况
  2 docker_opt_bip="--bip=10.1.19.1/24"
  3 docker_opt_ipmasq="--ip-masq=true"
  4 docker_opt_mtu="--mtu=1450"
  5 docker_network_options=" --bip=10.1.19.1/24 --ip-masq=true --mtu=1450"
  6 root@docker01:~# ifconfig | grep -a6 docker
  7 root@docker01:~# ifconfig | grep -a6 flannel

 

七 测试确认

7.1 创建测试容器

  1 root@docker01:~# docker run -id --name container01 busybox
  2 root@docker02:~# docker run -id --name container01 busybox

 

 

提示：flannel为动态分配ip，因此实际ip可能和实例架构图不一致，请根据实际情况规划相关业务ip。