使用Mesos和Marathon管理Docker集群

分布式系统是难于理解、设计、构建和管理的，他们将比单个机器成倍还要多的变量引入到设计中，使应用程序的根源问题更难发现。SLA(服务水平协议)是衡量停机和/或性能下降的标准，大多数现代应用程序有一个期望的弹性SLA水平，通常按"9"的数量增加(如,每月99.9或99.99%可用性)。每个额外的9变得越来越难实现。

　　分布式系统通常是以静态分区，比如Akka/Play、 Spark/Hadoop、Storm和 Redis各自分区分组划分。静态分区带来的缺点是增加复杂性，随着机器数量增加，软件管理越来越复杂，失败管理维护越来越难。而且资源消耗非常不经济，下图是静态分区下资源利用率：

　　Apache Mesos能够在同样的集群机器上运行多种分布式系统类型，更加动态有效率低共享资源。提供失败侦测，任务发布，任务跟踪，任务监控，低层次资源管理和细粒度的资源共享，可以扩展伸缩到数千个节点。Mesos已经被Twitter用来管理它们的数据中心。

Mesos架构图如下：

　　Mesos框架是一个在Mesos上运行分布式应用的应用程序，它有两个组件：

调度器 : 与Mesos交互，订阅资源，然后在mesos从服务器中加载任务。
执行器 : 从框架的环境变量配置中获得信息，在mesos从服务器中运行任务。

　　下面看看其是如何实现资源调用？Mesos通过"resources offers" 分配资源，资源其实是当前可用资源的一个快照，调度器将使用这些资源在mesos从服务器上运行任务。

Mesos主从服务器调度资源的顺序图如下：

　　首先由Mesos主服务器查询可用资源给调度器，第二步调度器向主服务器发出加载任务，主服务器再传达给从服务器，从服务器向执行器命令加载任务执行，执行器执行任务以后，将状态反馈上报给从服务器，最终告知调度器。

　　从服务器下管理多个执行器，每个执行器是一个容器，以前可以使用Linux容器LXC，现在使用Docker容器。

失败恢复和高可用性

　　Mesos主服务器使用Zookeeper进行服务选举和发现。它有一个注册器记录了所有运行任何和从服务器信息，使用MultiPaxos进行日志复制实现一致性。

Mesos有一个从服务器恢复机制，无论什么时候一个从服务器死机了，用户的任务还是能够继续运行，从服务器会将一些关键点信息如任务信息状态更新持久化到本地磁盘上，重新启动时可以从磁盘上恢复运行这些任务(类似Java中的钝化和唤醒)

什么是Marathon

　　它是一个mesos框架，能够支持运行长服务，比如web应用等。是集群的分布式Init.d，能够原样运行任何Linux二进制发布版本，如Tomcat Play等等，可以集群的多进程管理。也是一种私有的Pass，实现服务的发现，为部署提供提供REST API服务，有授权和SSL、配置约束，通过HAProxy实现服务发现和负载平衡。

　　这样，我们可以如同一台Linux主机一样管理数千台服务器，它们的对应原理如下图，使用Marathon类似Linux主机内的init Systemd等外壳管理，而Mesos则不只包含一个Linux核，可以调度数千台服务器的Linux核，实际是一个数据中心的内核：

安装配置

首先，我们需要设置Mesos集群环境，下面我们以在Ubuntu 14.04 vagrant 节点上设置Mesos master/slave 和 Zookeeper。安装依赖：

$ apt-get install curl python-setuptools python-pip python-dev python-protobuf

安装zookeeper:

$ apt-get install zookeeperd

安装后，Zookeeper有一个配置，每个Zookeeper需要知道它在quorum中的位置。

$ echo 1 | sudo dd of=/var/lib/zookeeper/myid

下面设置Docker:

$ echo "deb http://get.docker.io/ubuntu docker main" > /etc/apt/sources.list.d/docker.list

$ apt-get update && apt-get install lxc-docker

$ docker version

Client version: 1.0.0
Client API version: 1.12
Go version (client): go1.2.1
Git commit (client): 63fe64c
Server version: 1.0.0
Server API version: 1.12
Go version (server): go1.2.1
Git commit (server): 63fe64c

从Docker Hub拉取一个ubuntu image

$ docker pull libmesos/ubuntu

配置Mesos:

$ curl -fL http://downloads.mesosphere.io/master/ubuntu/14.04/mesos_0.19.0~ubuntu14.04%2B1_amd64.deb -o /tmp/mesos.deb

$ dpkg -i /tmp/mesos.deb

$ mkdir -p /etc/mesos-master

$ echo in_memory | sudo dd of=/etc/mesos-master/registry

## Mesos Python egg for use in authoring frameworks

$ curl -fL http://downloads.mesosphere.io/master/ubuntu/14.04/mesos-0.19.0_rc2-py2.7-linux-x86_64.egg -o /tmp/mesos.egg

$ easy_install /tmp/mesos.egg

下载Marathon：

$ tar xvzf marathon-0.6.0.tgz

Mesos通过Deimos 管理Docker，通过pip安装Deimos:

$ pip install deimos

配置mesos 使用Deimos

$ mkdir -p /etc/mesos-slave

$ echo /usr/local/bin/deimos | sudo dd of=/etc/mesos-slave/containerizer_path

$ echo external | sudo dd of=/etc/mesos-slave/isolation

启动所有服务：

$ initctl reload-configuration

$ service docker start

$ service zookeeper start

$ service mesos-master start

$ service mesos-slave start

##### Starting Marathon #####

$ cd marathon-0.6.0

$ ./bin/start --master zk://localhost:2181/mesos --zk_hosts localhost:2181

Marathon 在端口8080已经启动侦听，我们可以通过浏览器访问：

curl localhost:8080/help # gives us some details about the API's

启动容器

我们通过Marathon启动一个容器的REST API提交如下:

curl -X POST -H "Accept: application/json" -H "Content-Type: application/json" \
localhost:8080/v2/apps -d '{
"container": {"image": "docker:///libmesos/ubuntu", "options": ["--privileged"]},
"cpus": 0.5,
"cmd": "sleep 500",
"id": "docker-tester",
"instances": 1,
"mem": 300
}'

我们通过在curl命令后选项"options"提交定制的Docker，我们能检查syslog ，因为mesos缺省日志是放在syslog中。

Jun 27 07:24:58 vagrant-ubuntu-trusty-64 deimos[19227]: deimos.containerizer.docker.launch() exit 0 // docker run --sig-proxy --rm --cidfile /tmp/deimos/mesos/00d459fb-22ca-4af7-9a97-ef8a510905f2/cid -w /tmp/mesos-sandbox -v /tmp/deimos/mesos/00d459fb-22ca-4af7-9a97-ef8a510905f2/fs:/tmp/mesos-sandbox --privileged -p 31498:31498 -c 512 -m 300m -e PORT=31498 -e PORT0=31498 -e PORTS=31498 libmesos/ubuntu sh -c 'sleep 500'

我们也能通过Marathon Rest API检查我们启动任务的状态：

curl -X GET -H "Content-Type: application/json" localhost:8080/v2/apps

下面是Marathon UI获得信息的截图：

更多关于Docker任务的信息可以通过Mesos GUI在Mesos主服务器的端口5050 ，现在我们测试一下任务的伸缩性，比如我们需要加入更多节点服务器，有两种办法，使用GUI或通过发出put请求。

curl -X PUT -H "Content-Type: application/json" localhost:8080/v2/apps/docker-tester \
"container": {"image": "docker:///libmesos/ubuntu", "options": ["--privileged"]},
"cpus": 0.5,
"cmd": "sleep 500",
"id": "docker-tester",
"instances": 2, # increasing the instance count to 2
"mem": 300
}'

Marathon能确保所有docker进程启动运行，如果某个进程崩溃，Marathon会重新启动同样的进程，以确保每个配置运行一个实例，还有其他开源Mesos调度器如Apache Aurora, Airbnb's Chronos. 但是marathon比较直接简单提供好的REST API用来管理容器，虽然Mesos, Marathon 和Docker还很年轻，但是提供了基于Docker的杀手级集群管理组合。