Dubbo与Kubernetes集成

Dubbo应用迁移到docker的问题

Dubbo是阿里开源的一套服务治理与rpc框架，服务的提供者通过zookeeper把自己的服务发布上去，然后服务调用方通过zk获取服务的ip和端口，dubbo客户端通过自己的软负载功能自动选择服务提供者并调用，整个过程牵涉到的三方关系如下图所示。

在正常的情况下，这三方都在同一个互通的网段，provider提供给zk的就是获取到的本机地址，consumer能访问到这个地址。

但是假如服务放在docker容器中，而调用者并不在docker中，它们的网段是不一样的。

这个时候就出现问题了，consumer无法访问到provider了。

Dubbo提供的解决方案

新版的Dubbo提供了四个配置来指定与注册服务相关的地址和端口。

DUBBO_IP_TO_REGISTRY: 要发布到注册中心上的地址
DUBBO_PORT_TO_REGISTRY: 要发布到注册中心上的端口
DUBBO_IP_TO_BIND: 要绑定的服务地址(监听的地址)
DUBBO_PORT_TO_BIND: 要绑定的服务端口

以IP地址为例，Dubbo先找是不是有DUBBO_IP_TO_BIND这个配置，如果有使用配置的地址，如果没有就取本机地址。然后继续找DUBBO_IP_TO_REGISTRY，如果有了配置，使用配置，否则就使用DUBBO_IP_TO_BIND。具体代码如下：

        /**
         * Register & bind IP address for service provider, can be configured separately.
         * Configuration priority: environment variables -> java system properties -> host property in config file ->
         * /etc/hosts -> default network address -> first available network address
         *
         * @param protocolConfig
         * @param registryURLs
         * @param map
         * @return
         */
        private static String findConfigedHosts(ServiceConfig<?> sc,
                                                ProtocolConfig protocolConfig,
                                                List<URL> registryURLs,
                                                Map<String, String> map) {
            boolean anyhost = false;

            String hostToBind = getValueFromConfig(protocolConfig, DUBBO_IP_TO_BIND);
            if (hostToBind != null && hostToBind.length() > 0 && isInvalidLocalHost(hostToBind)) {
                throw new IllegalArgumentException("Specified invalid bind ip from property:" + DUBBO_IP_TO_BIND + ", value:" + hostToBind);
            }

            // if bind ip is not found in environment, keep looking up
            if (StringUtils.isEmpty(hostToBind)) {
                hostToBind = protocolConfig.getHost();
                if (sc.getProvider() != null && StringUtils.isEmpty(hostToBind)) {
                    hostToBind = sc.getProvider().getHost();
                }
                if (isInvalidLocalHost(hostToBind)) {
                    anyhost = true;
                    try {
                        logger.info("No valid ip found from environment, try to find valid host from DNS.");
                        hostToBind = InetAddress.getLocalHost().getHostAddress();
                    } catch (UnknownHostException e) {
                        logger.warn(e.getMessage(), e);
                    }
                    if (isInvalidLocalHost(hostToBind)) {
                        if (CollectionUtils.isNotEmpty(registryURLs)) {
                            for (URL registryURL : registryURLs) {
                                if (MULTICAST.equalsIgnoreCase(registryURL.getParameter("registry"))) {
                                    // skip multicast registry since we cannot connect to it via Socket
                                    continue;
                                }
                                try (Socket socket = new Socket()) {
                                    SocketAddress addr = new InetSocketAddress(registryURL.getHost(), registryURL.getPort());
                                    socket.connect(addr, 1000);
                                    hostToBind = socket.getLocalAddress().getHostAddress();
                                    break;
                                } catch (Exception e) {
                                    logger.warn(e.getMessage(), e);
                                }
                            }
                        }
                        if (isInvalidLocalHost(hostToBind)) {
                            hostToBind = getLocalHost();
                        }
                    }
                }
            }

            map.put(BIND_IP_KEY, hostToBind);

            // registry ip is not used for bind ip by default
            String hostToRegistry = getValueFromConfig(protocolConfig, DUBBO_IP_TO_REGISTRY);
            if (hostToRegistry != null && hostToRegistry.length() > 0 && isInvalidLocalHost(hostToRegistry)) {
                throw new IllegalArgumentException("Specified invalid registry ip from property:" + DUBBO_IP_TO_REGISTRY + ", value:" + hostToRegistry);
            } else if (StringUtils.isEmpty(hostToRegistry)) {
                // bind ip is used as registry ip by default
                hostToRegistry = hostToBind;
            }

            map.put(ANYHOST_KEY, String.valueOf(anyhost));

            return hostToRegistry;
        }

然后我们看这个getValueFromConfig()，它调用了下面的函数，可以看到，它是先找环境变量，再找properties。

    public static String getSystemProperty(String key) {
        String value = System.getenv(key);
        if (StringUtils.isEmpty(value)) {
            value = System.getProperty(key);
        }
        return value;
    }

所以我们通过环境变量，就能修改Dubbo发布到zookeeper上的地址和端口。假如我们通过docker镜像启动了一个dubbo provider，并且它的服务端口是8888，假设主机地址为192.168.1.10，那么我们通过下面的命令，

docker run -e DUBBO_IP_TO_REGISTRY=192.168.1.10 -e DUBBO_PORT_TO_REGISTRY=8888 -p 8888:8888 dubbo_image

就能让内部的服务以192.168.1.10:8888的地址发布。

我们通过官方的实例来演示一下，因为官方提供的案例都很久了，所以我自己重新搞了一个示例，代码在https://github.com/XinliNiu/dubbo-docker-sample.git 。

先启动一个zookeeper，暴露2181端口。

docker run --name zkserver --rm -p 2181:2181  -d zookeeper:3.4.9

看一下zk起来了

niuxinli@niuxinli-B450M-DS3H:~/dubbo-samples-docker$ docker ps
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND                  CREATED             STATUS              PORTS                                         NAMES
5efc1f17fba0        zookeeper:3.4.9     "/docker-entrypoint.…"   4 seconds ago       Up 2 seconds        2888/tcp, 3888/tcp, 0.0.0.0:2181->2181/tcp   zkserver

把代码导入IDE，修改dubbo-docker-provide.xml，把地址改成刚发布到zk的地址和端口，我的地址是192.168.1.8。

运行DubboApplication，这时候可以看到在zk上注册了服务。

修改dubbo-docker-consumer.xml里的zk地址，执行单元测试，能正常访问。

把DubboApplication导出成可以执行的jar包，名字叫app.jar，创建如下Dockerfile

FROM openjdk:8-jdk-alpine
ADD app.jar app.jar
ENV JAVA_OPTS=""
ENTRYPOINT exec java $JAVA_OPTS -jar /app.jar

创建dubbo-demo镜像，在同样的目录里执行docker build。

docker build --no-cache -t dubbo-demo .

正常启动镜像

docker run  -p 20880:20880  -it --rm dubbo-demo

发现是172.16.0.3的地址，这个是访问不了的。

传入环境变量重新启动，

docker run  -e DUBBO_IP_TO_REGISTRY=192.168.1.8 -e DUBBO_PORT_TO_REGISTRY=20880 -p 20880:20880  -it --rm dubbo-demo

这时候就变成主机地址了。

docker run --name zkserver --rm -p 42181:2181  -d zookeeper:3.4.9

看一下zk起来了

niuxinli@niuxinli-B450M-DS3H:~/docker_dubbo_demo/dubbo-samples/dubbo-samples-docker$ docker ps
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND                  CREATED             STATUS              PORTS                                         NAMES
5efc1f17fba0        zookeeper:3.4.9     "/docker-entrypoint.…"   4 seconds ago       Up 2 seconds        2888/tcp, 3888/tcp, 0.0.0.0:42181->2181/tcp   zkserver

现在启动dubbo provider，使用link的方式连接zk，我的本机地址是192.168.1.8，provider自己暴露的端口为20880，主机暴露端口改成28888。

在Kubernetes中使用Dubbo

当在Kubernetes中启动多个副本的时候，指定具体的IP和具体的端口，都是不可行的，因为每个机器的IP都不一样，不能写很多个yaml文件，而且一旦指定了具体端口，那这台主机的这个端口就被占用了。

我们可以通过创建Service，使用NodePort的方式，把端口固定住，这样端口的问题就解决了。因为是对外服务，所以使用ClusterIP肯定是不行了，IP有两种解决办法：

(1)使用Kubernetes的downward api动态的传入主机的ip。

(2)传固定的loadbalancer的地址，例如在所有的node之外有一个F5。

不管哪种方法，都是一种妥协的办法，很不“云原生”，我演示一下使用downward api动态传入主机地址，并使用nodeport固定端口的方式。

我的kubernetes集群如下：

角色	地址
master	192.168.174.50
node1	192.168.174.51
node2	192.168.174.52
node3	192.168.174.53

zk的地址是192.168.1.8，它与集群的主机互通。

我没有建private镜像仓库，把我之前打好的dubbo-demo直接push到docker-hub上了，名字是nxlhero/dubbo-demo。

创建Service，使用的NodePort为30001，创建4个副本，这样3台机器上正好有一台起两个pod。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: dubbo-docker
  labels:
    run: dubbo
spec:
  type: NodePort
  ports:
  - port: 20880
    targetPort: 20880
    nodePort: 30001
  selector:
    run: dubbo-docker
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: dubbo-docker
spec:
  selector:
    matchLabels:
      run: dubbo
  replicas: 4
  template:
    metadata:
      labels:
        run: dubbo
    spec:
      containers:
      - name: dubbo-docker
        image: nxlhero/dubbo-demo
        env:
        - name: DUBBO_IP_TO_REGISTRY
          valueFrom:
            fieldRef:
              fieldPath: status.hostIP
        - name: DUBBO_PORT_TO_REGISTRY
          value: "30001"
        tty: true
        ports:
        - containerPort: 20880

这个yaml最关键的地方就是环境变量，主机IP通过downward apid传入，端口使用固定的nodeport。

        env:
        - name: DUBBO_IP_TO_REGISTRY
          valueFrom:
            fieldRef:
              fieldPath: status.hostIP
        - name: DUBBO_PORT_TO_REGISTRY
          value: "30001"

创建Service，启动后可以看到zookeeper上的地址都是主机的地址和nodeport。