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1.1Mesos简介
Mesos是Apache下的开源分布式资源管理框架，它被称为分布式系统的内核。Mesos最初是由加州大学伯克利分校的AMPLab开发，后在Twitter得到广泛使用。
Mesos-Master：主要负责管理各个framework和slave，并将slave上的资源分配给各个framework。
Mesos-Slave：负责管理本节点上的各个mesos-task，比如：为各个executor分配资源。
Framework：计算框架，如：Hadoop、Spark、Kafaka、ElasticSerach等，通过MesosSchedulerDiver接入Mesos
Executor：执行器，就是安装到每个机器节点的软件，这里就是利用docker的容器来担任执行器的角色。具有启动销毁快，隔离性高，环境一致等特点。
Mesos-Master是整个系统的核心，负责管理接入Mesos的各个framework(由frameworks_manager管理)和slave(由slaves_manager管理)，并将slave上的资源按照某种策略分配给framework(由独立插拔模块Allocator管理)。
Mesos-Slave负责接受并执行来自Mesos-master的命令、管理节点上的mesos-task，并为各个task分配资源。Mesos-slave将自己的资源量发送给mesos-master，由mesos-master中的Allocator模块决定将资源分配给哪个framework，当前考虑的资源有CPU和内存两种，也就是说，Mesos-slave会将CPU个数的内存量发送给mesos-master，而用户提交作业时，需要指定每个任务需要的CPU个数和内存。这样:当任务运行时，mesos-slave会将任务放导包含固定资源Linux container中运行，以达到资源隔离的效果。很明显，master存在单点故障问题，为此:Mesos采用了Zookeeper解决该问题。
Framework是指外部的计算框架，如果Hadoop、Mesos等，这些计算框架可通过注册的方式接入Mesos，以便Mesos进行统一管理和资源分配。Mesos要求可接入的框架必须有一个调度模块，该调度器负责框架内部的任务调度。当一个framework想要接入Mesos时，需要修改自己的调度器，以便向Mesos注册，并获取Mesos分配给自己的资源，这样再由自己的调度器将这些资源分配给框架中的任务，也就是说，整个Mesos系统采用了双层调度框架：第一层,由Mesos将资源分配给框架。第二层,框架自己的调度器将资源分配给自己内部的任务。当前Mesos支持三中语言编写的调度器，分别是C++、Java、Python。为了向各种调度器提供统一的接入方式，Mesos内部采用C++实现了一个MesosSchedulerDriver(调度驱动器)，framework的调度器可调用该driver中的接口与Mesos-master交互，完成一系列功能(如注册，资源分配等。)
Executor主要用于启动框架内部的task。由于不同的框架，启动task的接口或者方式不同，当一个新的框架要接入mesos时，需要编写一个Executor，告诉Mesos如何启动该框架中的task。为了向各种框架提供统一的执行器编写方式，Mesos内部采用C++实现了一个MesosExecutorDiver(执行器驱动器)，framework可通过该驱动器的相关接口告诉Mesos启动task的方式。
整体架构如图1.1-1所示
图1.1-1总体架构
图1.1-1展示了Mesos的重要组成部分，Mesos由一个master进程管理运行着每个客户端节点的slave进程和跑任务的Mesos计算框架。
Mesos进程通过计算框架可以很细致的管理cpu和内存等,从而提供资源。每个资源提供都包含了一个清单(slave ID,resource1：amount1,resource2,amount2,…)master会根据现有的资源决定提供每个计算框架多少资源。例如公平分享或者根据优先级分享。
为了支持不同种的政策，master通过插件机制新增额一个allocation模块使之分配资源更简单方便。
一个计算框架运行在两个组建之上，一个是Scheduler，他是master提供资源的注册中心，另一个是Executor程序，用来发起在slave节点上运行计算框架的任务。master决定给每个计算框架提供多少计算资源，计算框架的调度去选择使用哪种资源。当一个计算框架接受了提供的资源，他会通过Mesos的任务描述运行程序。Mesos也会在相应的slave上发起任务。
资源提供案例,如图1.1-2所示
图1.1-2资源提供案例
下面我带大家一起熟悉图1.1-2的流程步骤
1、slave1报告给master他拥有4核cpu和4G剩余内存，Marathon调用allocation政策模块，告诉slave1计算框架1应该被提供可用的资源。
2、master给计算框架1发送一个在slave上可用的资源描述。
3、计算框架的调度器回复给master运行在slave上两个任务相关信息，任务1需要使用2个CPU，内存1G，任务2需使用1个CPU，2G内存。
4、最后，master发送任务给slave，分配适当的给计算框架执行器，继续发起两个任务(图1.1-2虚线处)，因为任有1个CPU和1G内存未分配，allocation模块现在或许提供剩下的资源给计算框架2。
除此之外，当任务完成，新的资源成为空闲时，这个资源提供程序将会重复。
1.2Zookeeper简介
Zookeeper是一个分不是的，开放源码的分布式应用程序协调服务，是Google的Chuby一个开源的实现，是Hadoop和Hbase的重要组件。它是一个分布式应用提供一致性服务的软件，提供的功能包括：配置维护、名字服务、分布式同步、组服务等。
1.2.1Zookeeper角色
Leader(领导者)：负责投票发起和决议，更新系统状态。
follower(跟随者)：Follower用于接收客户请求并向客户端返回结果，在选主过程中参与投票。
ObServer(观察者)：ObServer可以接受客户端连接，将写请求转发给Leader节点，但ObServer不参加投票过程，只同步Leader的状态，ObServer的目的是为了拓展系统，提高读取速度。
Client(客户端)：请求发起方。
1.2.2Zookeeper工作原理
Zookeeper的核心是原子广播，这个机制保证了各个Server之间的同步。实现这个机制的协议叫做Zab协议。Zab协议有两种模式，它们分别是恢复模式(选主)和广播模式(同步)。当服务启动或者在领导者崩溃后，Zab就进入了恢复模式，当领导者被选举出来，且大多数Server完成了和Leader的状态同步以后，回复模式就结束了。状态同步保证了Leader和Server具有相同的系统状态。
为了保证事物的顺序一致性，Zookeeper采用了递增的事物ID号(zxid)来标识事物。所有的提议(proposal)都在被提出的时候加上了zxid。实现中zxid是一个64位的数字，它高32位是epoch用来标识Leader关系是否改变，每次一个Leader被选出来，它都会有每一个Server在工作过程中三中状态。
q LOOKING：当前Server不知道Leader是谁，正在搜寻。
q LEADING：当前Server即为选举出来的Leader。
q FOLLOWING：Leader已经选举出来，当前Server与之同步。
1.2.3Zookeeper选主流程
当Leader崩溃或者Leader失去大多数的Follower，这时候zk进入恢复模式，恢复模式需要重新选举出一个新的Leader，让所有的Server都恢复到一个正确的状态。
ZK的选举算法有两种：
1、基于Basic paxos实现
2、基于fast paxos算法实现
系统默认的选举算法为fast paxos。
1.2.4Zookeeper同步流程
选完Leader以后，zk就进入状态同步过程。
1)Leader等待server连接。
2)Follower连接Leader，将最大的zxid发送给Leader。
3)Leader根据Follower的zxid确定同步点。
4)完成同步后通知Follower已经成为uptodate状态。
5)Follower收到uptodate消息后，又可以重新接受client的请求进行服务。
1.2.5Zookeeper工作流程
Leader三大功能：
1)恢复数据
2)维持与learner的心跳，接收learner请求并判断learner的请求消息类型
3)learner的消息类型主要有PING消息、REQUEST消息、ACK消息、REVALIDATE消息，根据不同的消息类型，进行不同的处理。
PING消息是指Learner的心跳信息；REQUEST消息是Follower发送的提议信息，包括写请求及同步请求；ACK消息是Follower的对提议的回复，超过半数的Follower通过，则commit该提议；REVALIDATE消息是用来延长SESSION有效时间。
Follower主要四大功能：
1)向Leader发送请求（PING消息、REQUEST消息、ACK消息、REVALIDATE消息）。
2)接收Leader消息并进行处理。
3)接收Client的请求，如果为写请求，发送给Leader进行投票。
4)返回Client结果。
Follower的消息循环处理如下几种来自Leader的消息：
1)PING消息：心跳消息。
2)PROPOSAL消息：Leader发起的提案，要求Follower投票。
3)COMMIT消息：服务器端最新一次提案的信息。
4)UPTODATE消息：表明同步完成。
5)REVALIDATE消息：根据Leader的REVALIDATE结果，关闭待revalidate的session还是允许其接受消息。
6)SYN消息：返回SYNC结果到客户端，这个消息最初由客户端发起，用来强制得到最新的更新。
1.3Marathon简介
Marathon是一个Mesos框架，能够支持运行长服务，比如Web应用等。它是集群的分布式init.d能够原样运行任何Linux二进制发布版本，如Tomcat、Play等等。它也是一种私有的PaSS，实现服务的发现，为部署提供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。
1.4docker集群实践
1.4.1集群环境准备
|
主机名 |
IP地址(Host-Only) |
描述 |
|
linux-node1.com |
eth0:192.168.56.11 |
Mesos Master、Mesos Slave、Marathon |
|
linux-node2.com |
eth0:192.168.56.12 |
Zookeeper、Mesos Slave |
|
备注 |
Zookeeper使用伪分布式不是，也就是一台虚拟机上启动三个不同端口的Zookeeper实例 |
|
Linux-node1实践环境
[root@linux-node1 ~]# cat /etc/redhat-release #查看系统版本
CentOS Linux release 7.1.1503 (Core)
[root@linux-node1 ~]# uname -r #查看内核信息
3.10.0-229.el7.x86_64
[root@linux-node1 ~]# getenforce#检测selinux是否关闭
Permissive
[root@linux-node1 ~]# systemctl stop firewalld #关闭firewall防火墙
Linux-node2实践环境
[root@linux-node2 ~]# cat /etc/redhat-release #查看系统版本
CentOS Linux release 7.1.1503 (Core)
[root@linux-node2 ~]# uname -r #查看内核信息
3.10.0-229.el7.x86_64
[root@linux-node2 ~]# getenforce
#检测selinux是否关闭
Permissive
[root@linux-node2 ~]# systemctl stop firewalld #关闭firewall防火墙
1.4.2Zookeeper伪集群安装部署
部署Zookeeper需要java支持, 主流1.7，稳定最新1.8，开发最新1.9,这边选择yum安装即可支持Zookeeper
[root@linux-node2 ~]# yum install -y java #安装java
[root@linux-node2 ~]# cd /usr/local/src/ #进入源码安装目录
[root@linux-node2 src]# wget
http://mirrors.cnnic.cn/apache/zookeeper/stable/zookeeper-3.4.8.tar.gz #下载Zookeeper稳定版3.4.8
[root@linux-node2 src]# tar xf
zookeeper-3.4.8.tar.gz #解压Zookeeper
[root@linux-node2 src]# mv zookeeper-3.4.8
/usr/local/ #将Zookeeper移动/usr/local/
[root@linux-node2 src]# ln -s
/usr/local/zookeeper-3.4.8/ /usr/local/zookeeper #给Zookeeper做一个软链接,方便以后升级等操作
1.4.2.1Zookeeper配置文件详解
由于是伪集群的配置方式，B(IP地址)都是一样，所以不同的Zookeeper实例通信端口号不能一样，所以要给它分配不同的端口号。
[root@linux-node2 src]# cd /usr/local/zookeeper/conf/ #进入Zookeeper配置文件目录
[root@linux-node2 conf]# mv zoo_sample.cfg zoo.cfg #重新命名为zoo.cfg
[root@linux-node2 conf]# cat zoo.cfg
tickTime=2000 #Zookeeper服务器之间或客户端与服务器之间维持心跳的时间间隔，也就是每个tickTime时间就会发送一个心跳。
initLimit=10个心跳的时间秒。
syncLimit=5 #表示Leader与Follower之间发送消息时请求和应答时间长度，最长不能超过多少个tickTime的时间长度，总的时间长度就是2*2000=4秒。
dataDir=/tmp/zookeeper #数据存放目录
clientPort=2181 #客户端连接端口
#maxClientCnxns=60 ，但是有的团队将几十个应用全部部署到一台机器上,以方便测试,这样这个数值就会超过。
#autopurge.purgeInterval=1 或更大的整数,默认是0,表示不开启自己清理功能。
#autopurge.snapRetainCount=3 个。
server.A=B：C：D：
A：#代表一个数字,表示这个是几号服务器。
B：#代表服务器的IP地址。
C：#代表服务器与集群中的Leader服务器交换信息的端口。
D：#如果集群中的Leader服务器挂了，需要一个端口来重新进行选举,选出一个新的Leader,而这个端口就是用来执行选举时服务器相互通信的端口。
1.4.2.2Zookeeper配置文件修改
由于是伪集群的配置方式，B(IP地址)都是一样，所以不同的Zookeeper实例通信端口号不能一样，所以要给它分配不同的端口号。
[root@linux-node2 conf]# grep '^[a-z]' zoo.cfg#过滤出修改好的配置
tickTime=2000
initLimit=10
syncLimit=5
dataDir=/data/zk1
clientPort=2181
server.1=192.168.56.12:3181:4181
server.2=192.168.56.12:3182:4182
server.3=192.168.56.12:3183:4183
1、创建三个目录来存放Zookeeper的数据
[root@linux-node2 conf]# mkdir -p
/data/{zk1,zk2,zk3}
[root@linux-node2 conf]# echo "1" > /data/zk1/myid
[root@linux-node2 conf]# echo "2" > /data/zk2/myid
[root@linux-node2 conf]# echo "3" >
/data/zk3/myid
2、生成三份Zookeeper配置文件
[root@linux-node2 conf]# pwd
/usr/local/zookeeper/conf
[root@linux-node2 conf]# cp zoo.cfg zk1.cfg
[root@linux-node2 conf]# cp zoo.cfg zk2.cfg
[root@linux-node2 conf]# cp zoo.cfg zk3.cfg
3、修改zk2、zk3对应的数据存放目录以及端口
[root@linux-node2 conf]# pwd
/usr/local/zookeeper/conf
[root@linux-node2 conf]# sed -i 's#zk1#zk2#g' zk2.cfg
[root@linux-node2 conf]# sed -i 's#zk1#zk3#g'
zk3.cfg
[root@linux-node2 conf]# sed -i 's#2181#2182#g'
zk2.cfg
[root@linux-node2 conf]# sed -i 's#2181#2183#g'
zk3.cfg
1.4.2.3Zookeeper角色查看
1、启动Zookeeper并查看角色
[root@linux-node2 conf]# /usr/local/zookeeper/bin/zkServer.sh
start /usr/local/zookeeper/conf/zk1.cfg #启动zk1
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /usr/local/zookeeper/conf/zk1.cfg
Starting zookeeper ... STARTED
[root@linux-node2 conf]# /usr/local/zookeeper/bin/zkServer.sh
start /usr/local/zookeeper/conf/zk2.cfg #启动zk2
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /usr/local/zookeeper/conf/zk2.cfg
Starting zookeeper ... STARTED
[root@linux-node2 conf]# /usr/local/zookeeper/bin/zkServer.sh
start /usr/local/zookeeper/conf/zk3.cfg #启动zk3
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /usr/local/zookeeper/conf/zk3.cfg
Starting zookeeper ... STARTED
[root@linux-node2 conf]# /usr/local/zookeeper/bin/zkServer.sh
status /usr/local/zookeeper/conf/zk1.cfg
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /usr/local/zookeeper/conf/zk1.cfg
Mode: follower #zk1当前状态Follower
[root@linux-node2 conf]# /usr/local/zookeeper/bin/zkServer.sh
status /usr/local/zookeeper/conf/zk2.cfg
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /usr/local/zookeeper/conf/zk2.cfg
Mode: leader #zk2当前状态Leader
[root@linux-node2 conf]# /usr/local/zookeeper/bin/zkServer.sh
status /usr/local/zookeeper/conf/zk3.cfg
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /usr/local/zookeeper/conf/zk3.cfg
Mode: follower #zk3当前状态Follower
2、连接Zookeeper
[root@linux-node2 conf]# /usr/local/zookeeper/bin/zkCli.sh
-server 192.168.56.12:2181
1.5Mesos集群部署
安装Mesosphere仓库，需要在Mesos Master和Mesos Slave节点安装
1.5.1Mesos_Master部署
[root@linux-node1 ~]# rpm -ivh http://repos.mesosphere.com/el/7/noarch/RPMS/mesosphere-el-repo-7-1.noarch.rpm
#node1安装Mesosphere仓库
[root@linux-node1 ~]# yum -y install mesos
marathon #安装Mesos和Marathon
[root@linux-node1 ~]# cat /etc/mesos/zk #增加Zookeeper配置
zk://192.168.56.12:2181,192.168.56.12:2182,192.168.56.12:2183/mesos
[root@linux-node1 ~]# systemctl enable
mesos-master mesos-slave marathon #加入开机启动 Mesos-master slave Marathon
[root@linux-node1 ~]# systemctl start
mesos-master mesos-slave marathon #启动Mesos-master
slave Marathon
1.5.2Mesos_Slave部署
[root@linux-node2 ~]# rpm -ivh
http://repos.mesosphere.com/el/7/noarch/RPMS/mesosphere-el-repo-7-1.noarch.rpm #node2安装Mesosphere仓库
[root@linux-node2 ~]# yum -y install mesos #安装Mesos
[root@linux-node2 ~]# systemctl start mesos-slave #启动Mesos-slave
1.5.3Mesos_Web界面
访问:http://192.168.56.11:5050如图1.5-1所示
图1.5-1Tasks表格没有任何条目
运行Mesos任务，可以在Web界面查看task如图1.5-2所示
[root@linux-node1 ~]# MASTER=$(mesos-resolve `cat
/etc/mesos/zk`)
[root@linux-node1 ~]# mesos-execute
--master=$MASTER --name="cluster-test"--command="sleep 60"
图1.5-2运行Mesos任务
1.5.4Marathon调用Mesos运行Docker容器
[root@linux-node1 ~]# yum -y install docker #安装Docker
[root@linux-node1 ~]# systemctl enable docker #Docker加入开机自启动
[root@linux-node1 ~]# systemctl start docker #启动Docker容器
[root@linux-node1 ~]# docker pull nginx #pull一个nginx镜像
linux-node1：再所有mesos-slave上增加配置参数，并重启
[root@linux-node1 ~]# echo 'docker,mesos' | tee
/etc/mesos-slave/containerizers
[root@linux-node1 ~]# systemctl restart
mesos-slave #重启Mesos-slave
linux-node2: 再所有mesos-slave上增加配置参数，并重启
[root@linux-node2 ~]# echo 'docker,mesos' | tee
/etc/mesos-slave/containerizers
[root@linux-node2 ~]# systemctl restart
mesos-slave #重启Mesos-slave
通过marathon默认监听8080端口,通过marathon创建项目，如图1.5-3所示
图1.5-3Marathon界面
下面通过Mesos调度，使用marathon来创建一个nginx镜像的Docker容器,Marathon启动时会读取/etc/mesos/zk配置文件，Marathon通过Zookeeper来找到Mesos Master。
Marathon有自己的REST API，我们通过API的方式来创建一个Nginx的Docker容器。首先创建如下的配置文件nginx.json
[root@linux-node1 ~]# cat nginx.json
{
"id":"nginx",
"cpus":0.2,
"mem":32.0,
"instances": 1,
"constraints": [["hostname",
"UNIQUE",""]],
"container": {
"type":"DOCKER",
"docker": {
"image": "nginx",
"network": "BRIDGE",
"portMappings": [
{"containerPort": 80,
"hostPort": 0,"servicePort": 0, "protocol":
"tcp" }
]
}
}
}
使用curl的方式调用
[root@linux-node1 ~]# curl -X POST
http://192.168.56.11:8080/v2/apps -d @/root/nginx.json -H "Content-type:
application/json"
[root@linux-node1 ~]# docker ps -a #查看通过API和手动创建的容器
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
1231814cd679 nginx "nginx -g 'daemon
off" 56 seconds ago Up 55 seconds 443/tcp, 0.0.0.0:31011->80/tcpmesos-16f943e5-be56-4254-858e-6347b89779de-S0.c47be185-eafc-4bd6-b0ca-e13e4536440b
访问Docker随机启动的端口31011，如图1.5-4所示
图1.5-4成功访问Nginx界面
在MarathonWeb界面查看，如图1.5-5所示
图1.5-5MarathonWeb界面查看Nginx已经在运行
在Mesos界面查看，如图1.5-6所示
图1.5-5Mesos界面查看Nginx Tasks
也可以点击Marathon左上角的创建进行创建容器。
注意：这里哪Nginx来举例，注册中心的marathon+mesos+docker集群是不适合用于服务的，也就是说不适合于对外开放端口的。比如说爬虫，因为不开放端口，需要做的仅仅是从队列中取资源，然后处理，存库。
这个仅仅是job的发布管理运行，还有没CI，也就是说持续集成，后期我会发布jenkins+docker+mesos+marathon+git持续集成的方案，如果将代码发布结合DCO框架。