使用Kubernetes和Docker進(jìn)行簡(jiǎn)單的leader選舉
Kubernetes簡(jiǎn)化了運(yùn)行在集群中的服務(wù)部署和運(yùn)維管理岛蚤，然而，它也簡(jiǎn)化了這些管理工作的部署。本篇文章將會(huì)展示如何在分布式應(yīng)用系統(tǒng)中使用Kubernetes來簡(jiǎn)單地運(yùn)行l(wèi)eader選舉。
概述
為了可靠性和伸縮性择同，分布式系統(tǒng)通常會(huì)復(fù)制多個(gè)服務(wù)任務(wù)，但往往有必要指定一個(gè)副本作為leader負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)所有的副本戈盈。
通常在leader選舉中奠衔，一組有機(jī)會(huì)成為leader的候選者都是可以確認(rèn)的。這些候選者都競(jìng)相宣布自己是leader塘娶，其中會(huì)有一個(gè)候選者脫穎而出成為leader归斤。一旦贏了選舉之后，leader將會(huì)繼續(xù)以leader身份發(fā)送“心跳”來更新他們的位置刁岸。而其它的候選者將會(huì)周期性地作出嘗試來成為leader脏里，這套機(jī)制確保了如果當(dāng)前的leader由于某些原因失效了，可以快速指定新的leader虹曙。
leader選舉的實(shí)現(xiàn)通常需要任一一套分布式協(xié)調(diào)系統(tǒng)比如ZooKeeper迫横、etcd或者Consul，使用它們來取得共識(shí)酝碳，或者交替實(shí)現(xiàn)自己的共識(shí)算法矾踱。接下來我們將會(huì)看到Kubernetes如何使得在應(yīng)用中進(jìn)行l(wèi)eader選舉明顯更容易。
Kubernetes中l(wèi)eader選舉的實(shí)現(xiàn)
leader選舉的第一個(gè)要求是對(duì)于有意成為leader的一組候選者的規(guī)范疏哗，Kubernetes已經(jīng)使用了Endpoints來表示一組包含服務(wù)的Pods副本呛讲，所以我們將重用這個(gè)相同的對(duì)象（旁白：你可能會(huì)認(rèn)為我們將使用ReplicationControllers，但它們被綁定到一個(gè)特定的二進(jìn)制軟件包，即使在執(zhí)行滾動(dòng)更新的過程中也通常需要一個(gè)leader）贝搁。
執(zhí)行l(wèi)eader選舉將使用Kubernetes API中的兩個(gè)屬性：
ResourceVersions——每個(gè)API都有一個(gè)唯一的ResourceVersions吗氏，用戶可以使用這些版本在Kubernetes對(duì)象上執(zhí)行Compare-and-Swap操作。
Annotations——每個(gè)API都可以被用于客戶端的任意鍵/值對(duì)注解雷逆。
鑒于這些原語(yǔ)弦讽，使用選主的代碼相對(duì)簡(jiǎn)單，可以在這兒找到相關(guān)代碼膀哲，運(yùn)行如下：
$ kubectl run leader-elector --image=gcr.io/google_containers/leader-elector:0.4 --replicas=3 -- --election=example
這將會(huì)創(chuàng)建一個(gè)有三個(gè)副本的leader選舉組：
$ kubectl get pods
NAME?????????READY??STATUS?RESTARTS?AGE
leader-elector-inmr1?1/1???Running?0????13s
leader-elector-qkq00?1/1???Running?0????13s
leader-elector-sgwcq?1/1???Running?0????13s
為了查看哪一個(gè)Pod被選為了leader往产，用戶可以訪問Pods的日志，在下面的位置替換為你自己的Pod的名字：
${pod_name}, (e.g. leader-elector-inmr1 from the above)
$ kubectl logs -f ${name}
leader is (leader-pod-name)
或者某宪，用戶可以直接檢查Endpoints對(duì)象：
# ‘example’ is the name of the candidate set from the above kubectl run … command
$ kubectl get endpoints example -o yams
現(xiàn)在需要驗(yàn)證leader選舉是否生效捂齐，在另外一個(gè)終端中執(zhí)行：
$ kubectl delete pods (leader-pod-name)
這個(gè)命令將會(huì)刪除已有的leader，因?yàn)镽eplication Controller管理Pods組缩抡，一個(gè)新的Pod將會(huì)替換掉已經(jīng)刪除的，從而確保副本數(shù)目仍然為3包颁。通過leader選舉瞻想，這三個(gè)Pod中將會(huì)有一個(gè)被選為leader，并且leader角色還會(huì)失效轉(zhuǎn)移到不同的Pod上娩嚼。因?yàn)镵ubernetes框架中Pod在終止前會(huì)有一個(gè)寬限期蘑险，通常是持續(xù)30~40秒。
leader選舉容器提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的Web服務(wù)器岳悟，可以運(yùn)行在任何地址上（比如http://localhost:4040）佃迄，我們可以通過刪除一個(gè)已有的leader選舉組并創(chuàng)建一個(gè)新的來測(cè)試這個(gè)容器，此處可以另外傳入一個(gè)形如-http=(host):(port) 規(guī)格的配置到鏡像中贵少，這樣就會(huì)導(dǎo)致每一個(gè)組成員通過Webhook來獲得有關(guān)leader的服務(wù)信息呵俏。
# delete the old leader elector group
$ kubectl delete rc leader-elector
# create the new group, note the --http=localhost:4040 flag
$ kubectl run leader-elector --image=gcr.io/google_containers/leader-elector:0.4 --replicas=3 -- --election=example --http=0.0.0.0:4040
# create a proxy to your Kubernetes api server
$ kubectl proxy
接著可以訪問：
http://localhost:8001/api/v1/proxy/namespaces/default/pods/(leader-pod-name):4040/
然后就會(huì)看到：
{"name":"(name-of-leader-here)"}
leader選舉與sidecars
太好了，現(xiàn)在可以通過HTTP來進(jìn)行l(wèi)eader選舉和找出leader滔灶，但怎么能在您自己的應(yīng)用程序中使用它們呢普碎？這就需要引入Sidecars的概念。在Kubernetes中录平，Pods由一個(gè)或者多個(gè)容器組成麻车，通常，這意味著添加sidecars容器到主應(yīng)用程序中組成一個(gè)Pod（對(duì)于這個(gè)主題的更詳細(xì)的處理斗这，請(qǐng)看我以前的博客文章）动猬。
leader選舉容器可以作為一個(gè)Sidecars來從自己的應(yīng)用中使用，Pod中的任何容器對(duì)誰(shuí)是當(dāng)前的選主感興趣的都可以簡(jiǎn)單地通過http://localhost:4040 來訪問表箭，然后返回一個(gè)簡(jiǎn)單的JSON對(duì)象赁咙，其中包含了當(dāng)前選主的名字。既然Pod中的所有容器共享了相同的網(wǎng)絡(luò)命名空間，就不再需要服務(wù)發(fā)現(xiàn)了序目！
舉個(gè)例子臂痕，有一個(gè)簡(jiǎn)單的Node.js應(yīng)用程序連接到leader選舉Sidecar，然后打印出這個(gè)是否是當(dāng)前的選主猿涨，領(lǐng)導(dǎo)人選舉Sidecar將其標(biāo)識(shí)符設(shè)置為默認(rèn)的主機(jī)名握童。
var http = require('http');
// This will hold info about the current master
var master = {};
// The web handler for our nodejs application
var handleRequest = function(request, response) {
response.writeHead(200);
response.end("Master is " + master.name);
};
// A callback that is used for our outgoing client requests to the sidecar
var cb = function(response) {
var data = '';
response.on('data', function(piece) { data = data + piece; });
response.on('end', function() { master = JSON.parse(data); });
};
// Make an async request to the sidecar at http://localhost:4040
var updateMaster = function() {
var req = http.get({host: 'localhost', path: '/', port: 4040}, cb);
req.on('error', function(e) { console.log('problem with request: ' + e.message); });
req.end();
};
// Set up regular updates
updateMaster();
setInterval(updateMaster, 5000);
// set up the web server
var www = http.createServer(handleRequest);
www.listen(8080);
當(dāng)然，可以使用任何語(yǔ)言叛赚，選擇支持HTTP和JSON來使用這個(gè)Sidecar澡绩。
總結(jié)
希望我已經(jīng)向你展示了是多么容易為分布式應(yīng)用程序使用Kubernetes來構(gòu)建leader選舉。在以后的部分我們將向您展示Kubernetes是如何使得構(gòu)建分布式系統(tǒng)更容易俺附。與此同時(shí)肥卡，還前往Google容器引擎或kubernetes.io來開始使用Kubernetes。
本文翻譯：胡震
