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：

1. 调度器 : 与Mesos交互，订阅资源，然后在mesos从服务器中加载任务。
2. 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

1.  
   Client version: 1.0.0
2.  
   Client API version: 1.12
3.  
   Go version (client): go1.2.1
4.  
   Git commit (client): 63fe64c
5.  
   Server version: 1.0.0
6.  
   Server API version: 1.12
7.  
   Go version (server): go1.2.1
8.  
   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。