CN111162941A - 一种Kubernetes环境自动化管理虚拟IP的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种Kubernetes环境自动化管理虚拟IP的方法，涉及计算机技术领域，该方法首先定义Pod所需的RBAC相关权限操作和使用Configmap定义Shell函数实现的五个基本操作，然后通过Deployment管理单点Pod运行busybox镜像并挂载Configmap，通过Kubernetes客户端实现目标计算机运行虚拟IP，并且当该计算机发生故障时自动实现虚拟IP切换到正常计算机。本方法一方面可以借助Kubernetes集群的节点检查和Pod自动迁移方便实现虚拟IP的平滑迁移，另一方面使用busybox镜像和Shell函数与主流方式Keepalived相比缩小了镜像大小和简化了配置，并且不要求计算机网卡支持VRRP协议以及不同节点需要不同配置，保证了配置的稳定，大大提升了易用性和可管理性。
Description
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，具体的说是一种Kubernetes环境自动化管理虚拟IP的方法。
背景技术
虚拟IP(VIP)是一个不与特定计算机或一个计算机中的网络接口卡(NIC)相连的IP地址。数据包被发送到这个VIP地址，但是所有的数据还是经过真实的网络接口。VIP大部分用于连接冗余，一个VIP地址可在一台计算机或NIC发生故障时可用，交由另一个可选计算机或NIC响应连接。
目前实现虚拟IP的主流方式是Keepalived，通过调用用户提供的脚本定时检测计算机的状态，如果有一台计算机出现故障，Keepalived检测到会将有故障的计算机从自身系统中剔除，同时使用其他计算机代替该计算机的工作；当计算机正常后Keepalived自动将其加回到自身系统中，无需人工干涉。但是Keepalived的实现要求NIC支持VRRP协议，每个计算机需要配置不同的优先级；同时需要用户自定义检测脚本，一旦脚本编写不规范，就会影响计算机发生故障时VIP的自动切换。
发明内容
本发明针对目前技术发展的需求和不足之处，提供一种Kubernetes环境自动化管理虚拟IP的方法，借助Kubernetes检查计算机状态并在计算机发生故障时Pod自动迁移到其他计算机，保证VIP平滑迁移。
本发明的一种Kubernetes环境自动化管理虚拟IP的方法，解决上述技术问题采用的技术方案如下：
一种Kubernetes环境自动化管理虚拟IP的方法，该方法首先定义Pod所需的RBAC相关权限操作和使用Configmap定义Shell函数实现的五个基本操作，然后通过Deployment管理单点Pod运行busybox镜像并挂载Configmap，通过Kubernetes客户端实现目标计算机运行虚拟IP，并且当该计算机发生故障时自动实现虚拟IP切换到正常计算机。
可选的，定义Pod所需的RBAC相关权限操作，包括定义ServiceAccount、Role和ClusterRole，并将定义的ServiceAccount与Role和ClusterRole进行绑定，保证ServiceAccount具有基本的Kubernetes对象CRUD权限。
进一步可选的，使用Configmap定义Shell函数实现的五个基本操作，所述的五个基本操作包括加载内核模块dummy、创建虚拟网卡和配置虚拟IP、睡眠、删除虚拟IP和清理虚拟网卡、检查虚拟网卡的虚拟IP是否正常。
进一步可选的，通过Deployment管理单点Pod运行busybox镜像的过程中，
首先，用户账户serviceAccountName配置定义的ServiceAccount，节点选择nodeSelector配置节点标签，卷挂载volumes配置Configmap；
其次，使用初始化容器initContainers实现加载内核模块dummy，创建虚拟网卡配置虚拟IP；
随后，Pod运行睡眠并通过健康检查readinessProbe和livenessProbe调用检查脚本，定时检查虚拟网卡的虚拟IP是否正常；
最后，Pod结束前，使用生命周期管理lifecycle的回调函数preStop进行容器被终止前的任务，即删除虚拟IP和清理虚拟网卡。这样Pod调度到其他计算机时创建虚拟网卡配置的虚拟IP不会与Pod调度前所在的计算机上的虚拟网卡承载的虚拟IP冲突。
进一步可选的，使用初始化容器initContainers实现加载内核模块dummy，创建虚拟网卡配置虚拟IP，这一操作具体包括：
通过Deployment定义初始化容器initContainers，此时，第一个容器Container调用加载内核模块dummy操作，保证第二个容器可以创建dummy类型的虚拟网卡并承载虚拟IP；第二个容器Container调用创建虚拟网卡和配置虚拟IP操作，其中虚拟网卡类型为dummy，虚拟网卡名称可以任意，虚拟IP为规划的VIP地址。一般为计算机支持的网络地址段的一个未被占用的IP地址。
优选的，Pod运行睡眠并通过健康检查readinessProbe和livenessProbe调用检查脚本，这一过程中，
可以自行定义检查周期periodSeconds和超时时间timeoutSeconds。
进一步可选的，通过Kubernetes客户端实现目标计算机运行虚拟IP，具体过程包括：
Kubernets客户端创建定义的RBAC文件；
Configmap文件和Deployment文件，实现在一台目标计算机创建虚拟网卡并承载虚拟IP供其他服务使用；
Pod运行中会定时检查虚拟网卡的虚拟IP是否正常。
进一步可选的，运行Pod的计算机发生故障时，故障计算机会删除虚拟IP和清理虚拟网卡；
Pod自动迁移到其他状态正常的目标计算机时，加载内核模块dummy,创建虚拟网卡配置虚拟IP，完成虚拟IP的平滑迁移。
进一步可选的，发生故障的计算机修复后，该计算机自动回归到Kubernetes集群的可调度节点队列中，接受Pod的下次调度，完成虚拟IP的新生命周期管理。
本发明的一种Kubernetes环境自动化管理虚拟IP的方法，与现有技术相比具有的有益效果是：
1)本发明使用busybox镜像和Shell函数相结合，借助Kubernetes检查计算机状态并在计算机发生故障时Pod自动迁移到其他计算机，保证VIP平滑迁移，与主流方式Keepalived的镜像和配置相比大大提升了易用性和可管理性，并可以满足生产环境其他服务使用虚拟IP的需求；
2)本发明一方面可以借助Kubernetes集群的节点检查和Pod自动迁移方便实现虚拟IP的平滑迁移，另一方面使用busybox镜像和Shell函数与主流方式Keepalived相比缩小了镜像大小和简化了配置，并且不要求计算机网卡支持VRRP协议以及不同节点需要不同配置，保证了配置的稳定，大大提升了易用性和可管理性。
具体实施方式
为使本发明的技术方案、解决的技术问题和技术效果更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。
实施例一：
本实施例提出一种Kubernetes环境自动化管理虚拟IP的方法，该方法首先定义Pod所需的RBAC相关权限操作和使用Configmap定义Shell函数实现的五个基本操作，然后通过Deployment管理单点Pod运行busybox镜像并挂载Configmap，通过Kubernetes客户端实现目标计算机运行虚拟IP，并且当该计算机发生故障时自动实现虚拟IP切换到正常计算机。
在本实施例中，定义Pod所需的RBAC相关权限操作，包括定义ServiceAccount、Role和ClusterRole，并将定义的ServiceAccount与Role和ClusterRole进行绑定，保证ServiceAccount具有基本的Kubernetes对象CRUD权限。
在本实施例中，使用Configmap定义Shell函数实现的五个基本操作，所述的五个基本操作包括加载内核模块dummy、创建虚拟网卡和配置虚拟IP、睡眠、删除虚拟IP和清理虚拟网卡、检查虚拟网卡的虚拟IP是否正常。
在本实施例中，通过Deployment管理单点Pod运行busybox镜像的过程中，
首先，用户账户serviceAccountName配置定义的ServiceAccount，节点选择nodeSelector配置节点标签，卷挂载volumes配置Configmap；
其次，使用初始化容器initContainers实现加载内核模块dummy，创建虚拟网卡配置虚拟IP；
随后，Pod运行睡眠并通过健康检查readinessProbe和livenessProbe调用检查脚本，定时检查虚拟网卡的虚拟IP是否正常；
最后，Pod结束前，使用生命周期管理lifecycle的回调函数preStop进行容器被终止前的任务，即删除虚拟IP和清理虚拟网卡。这样Pod调度到其他计算机时创建虚拟网卡配置的虚拟IP不会与Pod调度前所在的计算机上的虚拟网卡承载的虚拟IP冲突。
在本实施例中，使用初始化容器initContainers实现加载内核模块dummy，创建虚拟网卡配置虚拟IP，这一操作具体包括：
通过Deployment定义初始化容器initContainers，此时，第一个容器Container调用加载内核模块dummy操作，保证第二个容器可以创建dummy类型的虚拟网卡并承载虚拟IP；第二个容器Container调用创建虚拟网卡和配置虚拟IP操作，其中虚拟网卡类型为dummy，虚拟网卡名称可以任意，虚拟IP为规划的VIP地址。一般为计算机支持的网络地址段的一个未被占用的IP地址。
Pod运行睡眠并通过健康检查readinessProbe和livenessProbe调用检查脚本，在这一过程中，
可以自行定义检查周期periodSeconds和超时时间timeoutSeconds。
在本实施例中，通过Kubernetes客户端实现目标计算机运行虚拟IP，具体过程包括：
Kubernets客户端创建定义的RBAC文件；
Configmap文件和Deployment文件，实现在一台目标计算机创建虚拟网卡并承载虚拟IP供其他服务使用；
Pod运行中会定时检查虚拟网卡的虚拟IP是否正常。
在本实施例中，运行Pod的计算机发生故障时，故障计算机会删除虚拟IP和清理虚拟网卡；
Pod自动迁移到其他状态正常的目标计算机时，加载内核模块dummy,创建虚拟网卡配置虚拟IP，完成虚拟IP的平滑迁移。
在本实施例中，发生故障的计算机修复后，该计算机自动回归到Kubernetes集群的可调度节点队列中，接受Pod的下次调度，完成虚拟IP的新生命周期管理。
综上可知，采用本发明的一种Kubernetes环境自动化管理虚拟IP的方法，一方面可以借助Kubernetes集群的节点检查和Pod自动迁移方便实现虚拟IP的平滑迁移，另一方面使用busybox镜像和Shell函数与主流方式Keepalived相比缩小了镜像大小和简化了配置，与主流方式Keepalived的镜像和配置相比，大大提升了易用性和可管理性。
以上应用具体个例对本发明的原理及实施方式进行了详细阐述，这些实施例只是用于帮助理解本发明的核心技术内容。基于本发明的上述具体实施例，本技术领域的技术人员在不脱离本发明原理的前提下，对本发明所作出的任何改进和修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。
Claims (9)
1.一种Kubernetes环境自动化管理虚拟IP的方法，其特征在于,该方法首先定义Pod所需的RBAC相关权限操作和使用Configmap定义Shell函数实现的五个基本操作，然后通过Deployment管理单点Pod运行busybox镜像并挂载Configmap，通过Kubernetes客户端实现目标计算机运行虚拟IP，并且当该计算机发生故障时自动实现虚拟IP切换到正常计算机。
2.根据权利要求1所述的一种Kubernetes环境自动化管理虚拟IP的方法，其特征在于，定义Pod所需的RBAC相关权限操作，包括定义ServiceAccount、Role和ClusterRole，并将定义的ServiceAccount与Role和ClusterRole进行绑定，保证ServiceAccount具有基本的Kubernetes对象CRUD权限。
3.根据权利要求2所述的一种Kubernetes环境自动化管理虚拟IP的方法，其特征在于，使用Configmap定义Shell函数实现的五个基本操作，所述的五个基本操作包括加载内核模块dummy、创建虚拟网卡和配置虚拟IP、睡眠、删除虚拟IP和清理虚拟网卡、检查虚拟网卡的虚拟IP是否正常。
4.根据权利要求3所述的一种Kubernetes环境自动化管理虚拟IP的方法，其特征在于，通过Deployment管理单点Pod运行busybox镜像的过程中，
首先，用户账户serviceAccountName配置定义的ServiceAccount，节点选择nodeSelector配置节点标签，卷挂载volumes配置Configmap；
其次，使用初始化容器initContainers实现加载内核模块dummy，创建虚拟网卡配置虚拟IP；
随后，Pod运行睡眠并通过健康检查readinessProbe和livenessProbe调用检查脚本，定时检查虚拟网卡的虚拟IP是否正常；
最后，Pod结束前，使用生命周期管理lifecycle的回调函数preStop进行容器被终止前的任务，即删除虚拟IP和清理虚拟网卡。
5.根据权利要求4所述的一种Kubernetes环境自动化管理虚拟IP的方法，其特征在于，使用初始化容器initContainers实现加载内核模块dummy，创建虚拟网卡配置虚拟IP，这一操作具体包括：
通过Deployment定义初始化容器initContainers，此时，第一个容器Container调用加载内核模块dummy操作，保证第二个容器可以创建dummy类型的虚拟网卡并承载虚拟IP；第二个容器Container调用创建虚拟网卡和配置虚拟IP操作，其中虚拟网卡类型为dummy，虚拟网卡名称可以任意，虚拟IP为规划的VIP地址。
6.根据权利要求4所述的一种Kubernetes环境自动化管理虚拟IP的方法，其特征在于，Pod运行睡眠并通过健康检查readinessProbe和livenessProbe调用检查脚本，这一过程中，
可以自行定义检查周期periodSeconds和超时时间timeoutSeconds。
7.根据权利要求4所述的一种Kubernetes环境自动化管理虚拟IP的方法，其特征在于，通过Kubernetes客户端实现目标计算机运行虚拟IP，具体过程包括：
Kubernets客户端创建定义的RBAC文件；
Configmap文件和Deployment文件，实现在一台目标计算机创建虚拟网卡并承载虚拟IP供其他服务使用；
Pod运行中会定时检查虚拟网卡的虚拟IP是否正常。
8.根据权利要求7所述的一种Kubernetes环境自动化管理虚拟IP的方法，其特征在于，运行Pod的计算机发生故障时，故障计算机会删除虚拟IP和清理虚拟网卡；
Pod自动迁移到其他状态正常的目标计算机时，加载内核模块dummy,创建虚拟网卡配置虚拟IP，完成虚拟IP的平滑迁移。
9.根据权利要求8所述的一种Kubernetes环境自动化管理虚拟IP的方法，其特征在于，发生故障的计算机修复后，该计算机自动回归到Kubernetes集群的可调度节点队列中，接受Pod的下次调度，完成虚拟IP的新生命周期管理。
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