Mesos+Zookeeper+Marathon的Docker管理平台部署记录（2）- 负载均衡marathon-lb

之前介绍了Mesos+Zookeeper+Marathon的Docker管理平台部署记录（1）的操作，多余的废话不说了，下面接着说下在该集群环境下的负载均衡marathon-lb的部署过程：

默认情况下，mesos marathon会把app发布到随机节点的随机端口上，当mesos slaves和app越来越多的时候，想查找某组app就变得困难。
mesos提供了两个工具：mesos-dns和marathon-lb，他们俩是mesosphere 官网提供的两种服务发现和负载均衡工具，其中：
mesos-dns是一个服务发现工具，marathon-lb不仅是服务发现工具，还是负载均衡工具。

鉴于Mesos-DNS有如下诸多缺陷：
1）DNS无法识别服务端口，除非使用SRV查询（SRV记录它是DNS服务器的数据库中支持的一种资源记录的类型，它记录了哪台计算机提供了哪个服务这么一个简单的信息）;大多数应用程序都无法使用SRV记录“开箱即用”。
2）DNS不具有快速故障转移能力，没有快速容错功能。
3） DNS记录有一个TTL（生存时间：time to live），同时Mesos-DNS使用轮询来创建DNS记录; 这可能会导致过时的记录。
4）DNS记录不提供任何服务的健康数据。
5）一些应用程序和库不正确地处理多个A记录（handle multiple A records）;在某些情况下，查询可能被缓存，并根据需要不正确地重新加载。

所以现在一般不推荐使用Mesos-DNS作为服务发现工具，而是推荐使用marathon-lb，marathon-lb是可以起到与Mesos-DNS同样作用。
Marathon-lb既是一个服务发现工具，也是负载均衡工具，它集成了haproxy，自动获取各个app的信息，为每一组app生成haproxy配置，通过servicePort或者web虚拟主机提供服务。
1）要使用marathonn-lb，每组app必须设置HAPROXY_GROUP标签。
2）Marathon-lb运行时绑定在各组app定义的服务端口（servicePort，如果app不定义servicePort，marathon会随机分配端口号）上，可以通过marathon-lb所在节点的相关服务端口访问各组app。
比如说：marathon-lb部署在slave2，test-app 部署在slave1，test-app 的servicePort是10004，那么可以在slave2的10004端口访问到test-app提供的服务。

3）由于servicePort非80、443端口（80、443端口已被marathon-lb中的 haproxy独占），对于web服务来说不太方便，可以使用 haproxy虚拟主机解决这个问题：
在提供web服务的app配置里增加HAPROXY_{n}_VHOST（WEB虚拟主机）标签，marathon-lb会自动把这组app的WEB集群服务发布在marathon-lb所在节点的80和443端口上，用户设置DNS后通过虚拟主机名来访问。

Marathon-lb基于HAProxy，给基于TCP和HTTP协议的应用提供代理和负载均衡功能，此外还提供诸如SSL支持，HTTP压缩，健康检查，Lua脚本等。Marathon-lb订阅Marathon的事件总线，实时更新HAProxy的配置，并重载应用。

配置过程如下：
1）首先分别在slave-1、slave-2、slave-3节点机器上拉取marathon-lb镜像

[root@slave-1 ~]# docker pull mesosphere/marathon-lb
[root@slave-1 ~]# docker images
REPOSITORY                         TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
docker.io/tomcat                   latest              08f8166740f8        6 days ago          366.7 MB
docker.io/nginx                    latest              46102226f2fd        2 weeks ago         109.4 MB
docker.io/mesosphere/marathon-lb   latest              08e0c402b5c2        3 weeks ago         229.3 MB

2）编写marathon-lb的json文件

[root@master-1 ~]# vim marathon-lb.json
{
"id": "marathon-lb",
"instances": 1,
"constraints": [["hostname", "UNIQUE"]],
"container": {
"type": "DOCKER",
"docker": {
"image": "docker.io/mesosphere/marathon-lb",
"privileged": true,
"network": "HOST"
}
},
"args": ["sse", "-m","http://182.48.115.233:8080","--group", "external"]
}

特别注意下：

1）network采用的是"HOST"
2）args后面http配置的ip是marathon的ip；也可以将多个master的ip都配置上
   "args": ["sse", "-m","http://master1_ip:8080", "-m","http://master2_ip:8080", "-m","http://master3_ip:8080","--group", "external"]
3）注意group后面的external参数

3）部署marathon-lb应用
第一种方法：在marathon机器上通过curl的方式调用

[root@master-1 ~]# curl -i -H 'Content-Type: application/json' 182.48.115.233:8080/v2/apps -d@marathon-lb.json

第二种方式：在marathon访问界面里点击"Create Application",在"JSON Mode"模式下，将上面marathon-lb.json文件内容粘贴进去

4）接着编写应用的json，然后构建应用。这里以创建docker的nginx容器应用为例

[root@master-1 ~]# vim docker_nginx.json
{
  "id":"nginx",
  "labels": {
     "HAPROXY_GROUP":"external",
     "HAPROXY_0_VHOST":"nginx.marathon.mesos"
  },
  "cpus":0.2,
  "mem":20.0,
  "instances": 2,
  "healthChecks": [{ "path": "/" }],
  "container": {
    "type":"DOCKER",
    "docker": {
     "image": "docker.io/nginx",
     "network": "BRIDGE",
     "portMappings":[{"containerPort":80,"hostPort":0,"servicePort":80,"protocol":"tcp"}]
    }
  }
}

注意几点：

1）一定要加上HAPROXY_GROUP标签，它填写的是marathon-lb创建时定义的组名（如上）
2）HAPROXY_0_VHOST是标签名，对于web服务可以加上VHOST标签，让marathon-lb设置WEB虚拟主机；
   这个标签名字可以随便定义，目的是为了便于区别应用容器。一般可以用业务域名来描述标签。
3）"instances"表示应用的实例数，一般默认是1，如果写成n，说明创建n个应用。
4）containerPort为80,是指容器内的端口。
5）hostPort是当前主机映射到contenterPort的端口，如果hostPort为0的话,则说明是随机的。
6）serverPort是marathon-lb需要配置的haproxy代理暴露的端口,这里设置为80，说明访问marathon-lb机器的80端口就可为访问这个应用容器的80端口。

需要记住：
对于web服务，servicePort设置为0即可，marathon-lb会自动把web服务集群发布到80、443上；
所以上面docker_nginx_json文件里的"servicePort"后面的端口可以写成0，这样后端若是有443端口开启，marathon-lb会自动分发到上面。
最后把域名解析到marathon-lb所在的机器ip上，访问域名时就会自动发布到后端的容器应用上。

部署docker的nginx容器应用，方式也有两种：
第一种方法：在marathon机器上通过curl的方式调用

[root@master-1 ~]# curl -i -H 'Content-Type: application/json' 182.48.115.233:8080/v2/apps -d@docker_nginx.json

第二种方式：在marathon访问界面里点击"Create Application",在"JSON Mode"模式下，将上面marathon-lb.json文件内容粘贴进去

应用容器创建好之后，如下，可以看到应用容器创建后的"Labels"标签信息，这个在应用容器繁多的情况下很有用，便于识别。

还可以再创建一组绑定marathon-lb的nginx应用容器（只需将docker_nginx.json文件里的id改变一下，比如改成"nginx2"，然后创建这个应用）

为了试验效果，分别将下面绑定了marathon-lb的四个ngixn容器的访问内容修改下，简单做法是：

在182.48.115.237本机编写index.html文件，使用"docker cp"将文件覆盖到映射端口分别为31277、31022、31667的nginx容器的80端口默认站点目录/usr/share/nginx/html下的index.html。
同理，在182.48.115.239本机也编写index.html文件，然后将其覆盖到映射端口为31380的nginx容器的80端口默认站点目录/usr/share/nginx/html下的index.html。

四个nginx容器访问页面为：

5）登陆marathon-lb的容器里面,查看生成的haproxy.cfg文件

如上可知，marathon-lb容器创建在slave3节点机器上（182.48.115.239），登陆该容器，查看haproxy.cfg文件，可以发现已经生成了负载配置：

[root@slave-3 ~]# docker ps
CONTAINER ID        IMAGE                              COMMAND                  CREATED             STATUS              PORTS                   NAMES
5acf0e5390dc        docker.io/nginx                    "nginx -g 'daemon off"   About an hour ago   Up About an hour    0.0.0.0:31380->80/tcp   mesos-92c601e1-3522-49f3-b030-9e0456aa19b9-S2.4ffe15aa-d840-443b-af6d-963a1680b792
39a89fe14869        docker.io/mesosphere/marathon-lb   "tini -g -- /marathon"   About an hour ago   Up About an hour                            mesos-92c601e1-3522-49f3-b030-9e0456aa19b9-S2.3bdc6abc-0eaa-47a6-b562-cfe436168b78

[root@slave-3 ~]# docker exec -ti 39a89fe14869 /bin/bash
root@slave-3:/marathon-lb# cat haproxy.cfg
........
........
frontend nginx_80
  bind *:80
  mode http
  use_backend nginx_80

frontend nginx2_80
  bind *:80
  mode http
  use_backend nginx2_80

backend nginx_80
  balance roundrobin
  mode http
  option forwardfor
  http-request set-header X-Forwarded-Port %[dst_port]
  http-request add-header X-Forwarded-Proto https if { ssl_fc }
  option  httpchk GET /
  timeout check 20s
  server 182_48_115_237_31022 182.48.115.237:31022 check inter 60s fall 4
  server 182_48_115_237_31277 182.48.115.237:31277 check inter 60s fall 4

backend nginx2_80
  balance roundrobin
  mode http
  option forwardfor
  http-request set-header X-Forwarded-Port %[dst_port]
  http-request add-header X-Forwarded-Proto https if { ssl_fc }
  option  httpchk GET /
  timeout check 20s
  server 182_48_115_237_31667 182.48.115.237:31667 check inter 60s fall 4
  server 182_48_115_239_31380 182.48.115.239:31380 check inter 60s fall 4

这时候访问marathon-lb容器所在机的80端口（即访问http://182.48.115.239）,则请求就会负载到后端的nginx机器上（即上面那4个ngixn容器所在机器）。如下，不断刷新，就会负载到后端不同的页面上。

可以在三个slave节点上做keepalived心跳测试，绑定一个VIP，三个节点做成一主两从，keepalived.conf里监控80端口的marathon-lb进程。当marathon-lb在哪个节点上，VIP就漂移到那个节点上，业务域名解析到VIP上，这样也就完成了一个高可用方案。

6）查看haproxy的监控页面

即可以分别方面下面url以查看健康状态（182.48.115.239是marathon-lb所在机器的ip）

http://182.48.115.239:9090/haproxy?stats
http://182.48.115.239:9090/haproxy?stats;csv
http://182.48.115.239:9090/_haproxy_health_check
http://182.48.115.239:9090/_haproxy_getconfig
http://182.48.115.239:9090/_haproxy_getpids

总结几点

1）docker应用容器创建时的servicePort端口设置，这个关系到使用haproxy负载后，最终的访问端口。
2）可以创建不同的marathon-lb容器（可以定义不同的group），然后依据这些marathon-lb创建不同业务的应用容器，以实现负载均衡。
3）marathon-lb容器默认会在三个slave节点中的某一个节点上创建，当所在节点出现故障或重启marathon-lb容器时，才会漂移到其他节点上
   这样即实现了高可用（相当于"一主两从"），将业务玉域名解析到marathon-lb所在的节点ip上。
4）如果之前创建的应用容器绑定了marathon-lb，后续这个应用容器删除了，那么要记得重启marathon-lb，否则LB访问会出现故障。
   因为haproxy.cfg文件里还保留这个已删的应用容器的负载配置，重启marathon-lb后，haproxy.cfg文件才会更新。
5）为了安全考虑，最好不要将Marathon暴漏到公网上，要不定时监控Docker运行情况。
   此外，Mesos和Marathon启动的时候最好加认证，具体操作是：
   Marathon启动的时候加上--http_credentials即可，然后Mesos启动时候加上--authenticate --credentials参数，让Mesos slave 连接到Master的时候加上认证。