大师兄

我们这个课程的系统是怎么搭建起来的？

你好，我是高楼。

在我们这个课程里，为了让你更好地理解我的性能工程理念，我专门搭建了一个完整的系统，我们所有的内容都是基于这个系统展开的。

自课程更新以来，有不少同学问我要这个系统的搭建教程，想自己试一试。因此，我梳理了一版搭建教程，希望能帮到你。

由于整个系统相对复杂，有很多需要考虑、部署的细节，所以这节课的内容会比较长。下面这张图是我们这节课的目录，你可以整体了解一下，然后对应这张目录图，来学习具体的搭建步骤，以免迷失方向。

一. 物理服务器

1. 服务器规划

在这个系统中，我们主要用到了四台服务器，下面是具体的硬件配置：

我们可以看到，当前服务器在应用中使用的资源总共是 64C 的 CPU 资源，以及 128 G 的内存资源。由于 NFS (网络存储)服务器不用在应用中，我们不计算在内。

因为单台机器的硬件资源相对较多，所以，在后续的工作中，我们将这些物理机化为虚拟机使用，以方便应用的管理。

在成本上，所有物理机的费用加在一起大概八万元左右，这其中还包括交换机、机柜、网线等各类杂七杂八的费用。

2. 服务器搭建

目前，行业内主流的基于 x86 架构的 Linux 系统，无非是 CentOS 和 Ubuntu。在我们这个项目中，我选择 CentOS 系列来搭建 Linux 系统，主要是考虑到系统的稳定性。CentOS 来自 Redhat 商业版本的重新编译，它在稳定性、系统优化以及兼容性方面，具有比较完善的测试和发版流程。

在 CentOS 7 之后的版本中，CentOS 的内核换成了 Linux 3.x，因此，我们这个课程的分析都是基于 Linux 3.x 这个内核版本展开的。

在搭建过程中，我们给每台服务器都安装了 CentOS 7.8 的操作系统。如果你是新手，我建议你使用带 GUI 桌面的系统，方便后续操作和管理虚拟机。具体的操作系统安装步骤，你可以参考这个链接来部署： HP 服务器安装 CentOS 7 。

二. 虚拟化

1. 虚拟机规划

我们接着来看虚拟机规划。我们部署了至少五台虚机，并且把虚拟机类型分为两种主机节点类型：

  • 普通节点：

普通节点用来做非被测系统使用，比如压力机、管理平台等。我们可以选择采用 Docker、二进制等方式来部署。

  • Kubernetes节点：

Kubernetes节点用于部署项目的应用服务，包括 mall-admin、mall-portal、mall-gateway、mall-member、mall-cart 等应用服务，还包括 SkyWalking、Nacos 等基础组件。这些都采用 Kubernetes的方式来部署。

具体的节点规划，你可以参考这张表：

在这里，我们规划了三个Kubernetes控制节点，这是为后续的高可用方案准备的。如果你计划搭建单 Master 集群，只需要一个Kubernetes控制节点即可。至于Kubernetes计算节点，结合前面的节点规划，我们在这里配置 9 个 worker 节点，其他的节点根据自己的需求灵活扩展。

2. 虚机安装

到了安装虚拟机这一步，我们最终选择以 KVM 为主的方案。这主要考虑到，KVM 是目前比较成熟的开源虚拟化平台，在 2006 年被写入到 Linux 内核中。并且在 RedHat 6 以后，RedHat 开始转向支持 KVM，而非之前大力推广的 Xen 虚拟化方案，随后 Intel 也开始全面支持 KVM。KVM 相比较于 Xen，更小，更轻量级，也更方便管理。

在项目搭建之初，我们也尝试过用 OpenStack 做底层，但是 OpenStack 部署起来不仅繁杂，而且坑也多，需要投入大量的时间成本。我们当时在分析 OpenStack 本身的问题上花费了很多时间，对于我们的这个系统来说，这是没有必要的。

所以，我们最终选择用 KVM 来做虚拟化，它的技术相对成熟，操作又比较简单。

你可能会有疑问，为什么不用 VMware 呢？我们知道，在虚拟化平台中，VMware 在 IO 和稳定性方面都算是目前最优的一个方案了，也能满足我们的需求。不过，它是一款商业软件，授权比较昂贵，这是我们这个项目不得不放弃的一个原因。当然，如果你的项目有充足的预算， VMware 是一个不错的选择。

在安装之前，你可以大概了解一下 KVM 性能、热迁移、稳定性、应用移植、搭建等方面的注意事项，做为知识的扩展补充。对性能分析来说，我们要关注一下KVM的优化重点：关于KVM 虚拟化注意的二三事整理

至于 KVM 的安装和使用，你可以参考这个链接里的内容：Linux KVM 安装使用手册。

三. Kubernetes 集群

1. 计算资源

关于集群计算资源，你可以参考这张表：

我们在做计算资源规划的时候，通常需要考虑不同的应用场景：

  • 传统虚拟化技术的 I/O 损耗较大，对于 I/O 密集型应用，物理机相比传统虚拟机（像VMware的传统虚拟化做出来的虚拟机)有更好的性能表现；
  • 在物理机上部署应用，有更少的额外资源开销（如虚拟化管理、虚拟机操作系统等），并且可以有更高的部署密度，来降低基础设施成本；
  • 在物理机上可以更加灵活地选择网络、存储等设备和软件应用生态。

如果从实际生产环境考虑，一般而言建议：

  • 对性能极其敏感的应用，如高性能计算，物理机是较好的选择；
  • 云主机支持热迁移，可以有效降低运维成本；
  • 在工作实践中，我们会为 Kubernetes 集群划分静态资源池和弹性资源池。通常而言，固定资源池可以根据需要选择物理机或者云主机实例；弹性资源池则可以根据应用负载，使用合适规格的云主机实例来优化成本，避免资源浪费，同时提升弹性供给保障。

由于我们这个系统只是课程的示例项目，为了尽可能压榨服务器资源，节省服务器成本，我们选择了自行准备虚机的方案，这样可以充分使用硬件资源。

2. 集群搭建

关于集群搭建，我们的节点规划如下：

关于集群搭建的具体步骤，你可以按照下面这两个文档进行部署：

安装的负载均衡组件如下：

如果你没有Kubernetes的使用基础，那么我建议学习一下这几篇入门文章：

3. 插件安装

我们需要安装的插件主要有三种：网络插件、存储插件以及组件。

对于网络插件，我们选用的是目前主流的网络插件 Calico。如果你的系统有其它选型需求，那你可以参考下面这篇文章，这里我就不做赘述了。

安装Calico插件的具体步骤，在前面的单 Master 集群部署文档中已有说明，你可以参考一下。

对于存储插件，我们选用的是 NFS 网络存储。因为 NFS 相对简单，上手快，我们只需要部署一个NFS服务，再由Kubernetes提供一个自动配置卷程序，然后通过 StoageClass 动态配置 PVC 就可以了。 而且在性能上，NFS 也能满足我们这个系统的需求。

只不过，NFS 并不是高可用方案。如果你是在生产环境中使用，可以考虑把 Ceph 作为存储选型方案。Ceph 是一个统一的分布式存储系统，也是高可用存储方案，并且可以提供比较好的性能、可靠性和可扩展性。但是，Ceph 部署起来更复杂些，同时维护也比 NFS 复杂。

我把 NFS 和 Ceph 的详细安装步骤放在这里，你如果有需要，可以学习参考。

另外，不要忘了，NFS 配置中还需要这两个组件：

4. Kubernetes管理平台

安装组件：

Kuboard 采用的是可视化UI的方式来管理应用和组件，降低了Kubernetes集群的使用门槛。下面我们看看怎么部署 Kuboard 组件。

第一步，k8s 集群执行资源文件：

kubectl apply -f https://kuboard.cn/install-script/kuboard.yaml
    kubectl apply -f https://addons.kuboard.cn/metrics-server/0.3.7/metrics-server.yaml

第二步，把 Kuboard 安装好后，我们看一下 Kuboard 的运行状态：

kubectl get pods -l k8s.kuboard.cn/name=kuboard -n kube-system

输出结果：

NAME                       READY   STATUS        RESTARTS   AGE
    kuboard-54c9c4f6cb-6lf88   1/1     Running       0          45s

这个结果表明 kuboard 已经成功部署了。

接着，我们获取管理员 Token 。这一步是为了登录访问 Kuboard，检查组件是否成功运行。

# 可在第一个 Master 节点上执行此命令
    echo $(kubectl -n kube-system get secret $(kubectl -n kube-system get secret | grep kuboard-user | awk '{print $1}') -o go-template='{{.data.token}}' | base64 -d)

通过检查部署我们了解到，Kuboard Service 使用了 NodePort 的方式暴露服务，NodePort 为 32567。因此，我们可以按照下面这个方式访问 Kuboard：

http://任意一个Worker节点的IP地址:32567/

然后，在登录中输入管理员 Token，就可以进入到 Kuboard 集群的概览页了。

注意，如果你使用的是阿里云、腾讯云等云服务，那么你可以在对应的安全组设置里，开放 worker 节点 32567 端口的入站访问，你也可以修改 Kuboard.yaml 文件，使用自己定义的 NodePort 端口号。

四. 依赖组件

1. 部署清单

2. 安装部署

对于上述依赖组件的安装部署，我整理了对应的教程放在这里，你有兴趣可以尝试一下。

MySQL 的二进制安装方式，在网上的教程多如牛毛，我在这里就不介绍了，如果你想知道怎么在Kubernetes下部署 MySQL，你可以参考这个链接中的详细步骤：如何在 Kubernetes 集群中搭建一个复杂的 MySQL 数据库。

Elasticsearch 集群的部署可以参考：

JMeter的部署可以参考：

镜像仓库 Harbor 的部署可以参考：

Nacos 的部署可以参考：

Redis、RabbitMQ、MongoDB 单机部署的部署可以参考：

Logstash 的部署可以参考：

五. 监控组件

1. 全局监控

不知道你还记不记得，我们这个系统的架构：

根据这个系统的架构，我们选择的工具要监控到这几个层面：

  • 第一层，物理主机；
  • 第二层，KVM 虚拟机；
  • 第三层，Kubernetes套件；
  • 第四层，各种应用所需要的技术组件。

其实，有了上面的系统架构，监控设计就已经出现在写方案之人的脑袋里了。对于我们这个课程所用的系统，全局监控如下所示：

从上图来看，我们使用 Prometheus/Grafana/Spring Boot Admin/SkyWalking/Weave Scope/ELK/EFK 就可以实现具有全局视角的第一层监控。对于工具中没有覆盖的第一层计数器，我们只能在执行场景时再执行命令来补充了。

2. 部署清单

3. 安装部署

对于上面这些监控工具的部署，我也把相应的安装教程放在这里，供你参考学习。

Kubernetes集群资源监控的部署：

日志聚合部署的部署：

依赖组件的部署：

APM 链路跟踪的部署：

六. 微服务

1. 项目介绍

在搭建这个课程所用的系统时，我采用了微服务的架构，这也是当前主流的技术架构。

如果你有兴趣了解详细的项目介绍，可以参考这篇文章：《高楼的性能工程实战课》微服务电商项目技术全解析。这里面主要介绍了该项目的一些预备知识、系统结构、主要技术栈以及核心组件。此外，还有相关的运行效果截图。

2. 拉取源代码

我们把 git clone 项目源代码下载到本地，来部署我们的被测系统：

git clone https://github.com/xncssj/7d-mall-microservice.git

3. 修改 Nacos 配置

我们先将项目 config 目录下的配置包导入到 Nacos 中，然后根据自己的实际需要修改相关配置。

接着，我们将配置信息导入到 Nacos 中后，会显示这样的信息：

请你注意，我们修改的配置文件主要是每个单体服务下的 application-prod.yml 和 bootstrap-prod.yml。因为两个全局配置文件，都是服务容器内加载的配置文件。

4. 镜像打包及推送

我们使用 Java 语言的 IDE （推荐 IDEA ）打开项目工程。

首先，修改项目根目录下的 pom.xml 文件：

<properties>
        <!--改为你自己的 Docker 服务远程访问地址-->
        <docker.host>http://172.16.106.237:2375</docker.host>
    </properties>

在 IDEA 的右边 Maven 标签页，我们可以找到 root 工程下的 package 按钮，选中并执行：

然后，在编译的远程 Docker 主机上，我们修改所有服务的镜像标签名称。之后，再推送镜像到 Docker 仓库。

5. 导入数据库

这一步需要将项目 document/sql 目录下的 SQL 脚本导入到 MySQL 数据库中。

6. 初始化依赖组件

6.1. RabbitMQ

第一步，进入 RabbitMQ 容器并开启管理功能：

#登录容器的时候需要注意到容器支持的 shell 是什么。
    kubectl exec -it <pod-name> -n <ns-name> bash
    kubectl exec -it <pod-name> -n <ns-name> sh
    
    
    root@cloud-rabbitmq-5b49d784c-gbr8m:/# rabbitmq-plugins enable rabbitmq_management
    Enabling plugins on node rabbit@cloud-rabbitmq-5b49d784c-gbr8m:
    rabbitmq_management
    The following plugins have been configured:
      rabbitmq_management
      rabbitmq_management_agent
      rabbitmq_web_dispatch
    Applying plugin configuration to rabbit@cloud-rabbitmq-5b49d784c-gbr8m...
    Plugin configuration unchanged.

因为 RabbitMQ Service 使用 NodePort 的方式暴露控制台地址，比如 NodePort 为 15672。所以，第二步，我们访问地址 http://计算节点IP:15672/ 地址，查看是否安装成功：

第三步，输入账号密码并登录guest/guest。

第四步，创建帐号并设置其角色为管理员 mall/mall。

第五步，创建一个新的虚拟 host 为 /mall。

第六步，点击 mall 用户进入用户配置页面，给 mall 用户配置该虚拟 host 的权限。

到这里，RabbitMQ 的初始化就完成了。

6.2. Elasticsearch

安装中文分词器 IKAnalyzer，并重新启动：

#此命令需要在容器中运行
    elasticsearch-plugin install https://github.com/medcl/elasticsearch-analysis-ik/releases/download/v7.6.2/elasticsearch-analysis-ik-7.6.2.zip

7. 使用 yaml 资源文件部署应用

将项目 document/k8s 目录下的 yaml 资源文件中的 Dokcer 镜像，修改为自己的 Tag 并上传到 k8s 集群中执行：

kubectl apply -f k8s/

七. 运行效果展示

1. 服务器

2. 虚拟机

3. Kubernetes 集群

Kubernetes 集群：

[root@k8s-master-1 ~]# kubectl get nodes
    NAME           STATUS   ROLES    AGE   VERSION
    k8s-master-1   Ready    master   26d   v1.19.2
    k8s-master-2   Ready    master   26d   v1.19.2
    k8s-master-3   Ready    master   26d   v1.19.2
    k8s-worker-1   Ready    <none>   26d   v1.19.2
    k8s-worker-2   Ready    <none>   26d   v1.19.2
    k8s-worker-3   Ready    <none>   26d   v1.19.2
    k8s-worker-4   Ready    <none>   26d   v1.19.2
    k8s-worker-5   Ready    <none>   26d   v1.19.2
    k8s-worker-6   Ready    <none>   26d   v1.19.2
    k8s-worker-7   Ready    <none>   26d   v1.19.2
    k8s-worker-8   Ready    <none>   26d   v1.19.2
    k8s-worker-9   Ready    <none>   26d   v1.19.2
    [root@k8s-master-1 ~]#

微服务管理：

4. 微服务

部署架构图：

API 文档：

调用链监控：

服务注册：

服务监控:

日志聚合：

配置管理：

系统保护：

容器仓库：

压力引擎：

5.资源监控

Kubernetes集群资源监控：

Linux 资源监控：

MySQL 资源监控：

RabbitMQ 资源监控：

MongoDB 数据库资源监控：

Kubernetes etcd 资源监控：

Kubernetes API Server 资源监控：

Kubernetes 服务拓扑：

八. 总结

这节课的内容包括了物理环境的说明、技术组件的具体搭建过程、示例系统的搭建过程以及运行效果。经过上面所有的步骤，我们就把整个课程涉及的所有技术组件、示例系统完全搭建起来了。

而我之所以选择这样的技术栈，主要有三方面的考虑：

1. 核心优势

  • 任务调度：为集群系统中的任务提供调度服务，自动将服务按资源需求分配到资源限制的计算节点；
  • 资源隔离：为产品提供管控与服务节点隔离能力，保证研发应用和管控服务不产生相互的影响；
  • 高可用能力：自动监控服务运行，根据运行情况对失效的服务进行自动重启恢复；
  • 网络互联互通能力：提供统一的IP地址分配和网络互通能力；
  • 统一编排管理能力：结合 Gitlab 和 k8s ，对输出的产品进行统一的编排管理；
  • 公共产品组件可以为团队提供统一部署、验证、授权、调度和管控能力，为私有云服务提供基础性的支撑。

2. 核心设施平台（IaaS云）

  • 提供计算、网络、存储等核心资源设备的虚拟化；
  • 支持不同操作系统，包括主流的 Win 和 Linux 系统；
  • 提供主要的三种服务：云主机、云网络、云硬盘；
  • 提供可视化 Web UI；
  • 提供 k8s 集群（容器云）规划、部署和运营；
  • 支持多种计算、存储和网络方案。

3. 基础服务平台（PaaS云）

  • 提供数据存储：支持常见 NFS 、Ceph RBD、Local Volume 等；
  • 提供应用服务：支持自愈和自动伸缩、调度和发布、负载均衡等；
  • 提供运维管理：支持日志监控、资源监控、消息告警等。

我们这个系统采用的技术栈，是当前技术市场中流行的主流技术栈，这样的环境具有很高的借鉴价值。而且，从我们要表达的 RESAR 性能分析架构和逻辑来说，也说明 RESAR 性能分析理念是足以支撑当前的技术栈的。

参考资料汇总

1. CentOS 7的部署：HP 服务器安装 CentOS 7
2. KVM的优化重点：关于KVM 虚拟化注意的二三事整理
3. KVM 的安装和使用：Linux KVM 安装使用手册
4. Kubernetes 集群搭建：

5. Kubernetes的使用基础：

6. Kubernetes网络插件选型：Kubernetes 网络插件（CNI）超过 10Gbit/s 的基准测试结果

7. NFS部署： Kubernetes 集群部署 NFS 网络存储

8. Ceph部署： Kubernetes 集群分布式存储插件 Rook Ceph部署

9. Kubernetes下的MySQL部署：如何在 Kubernetes 集群中搭建一个复杂的 MySQL 数据库

10. Elasticsearch 集群的部署：Kubernetes Helm3 部署 Elasticsearch & Kibana 7 集群

11. JMeter的部署：

12. 镜像仓库 Harbor 的部署：Kubernetes 集群仓库 harbor Helm3 部署

13. Nacos 的部署：

14. Redis、RabbitMQ、MongoDB 单机部署的部署：Kubernetes 集群监控 kube-prometheus 自动发现

15. Logstash 的部署：整合ELK实现日志收集

16. Kubernetes集群资源监控的部署：

17. 日志聚合部署的部署：Kubernetes 集群日志监控 EFK 安装

18. 依赖组件的部署：Kubernetes 集群监控 kube-prometheus 自动发现

19. APM 链路跟踪的部署：Kubernetes + Spring Cloud 集成链路追踪 SkyWalking

20. 微服务项目介绍：《高楼的性能工程实战课》微服务电商项目技术全解析

21. 其他学习资料推荐：

在 GitHub 上编辑此页2023/9/29 14:47:35