Aiops

项目名称： KubeOperator + AIOps-MVP 离线化Kubernetes集群及监控部署实战

项目背景：

本项目旨在为特定生产环境（假设为强网络隔离或无公网访问的内网环境）提供一套完整的、可离线部署的 Kubernetes 集群管理方案。通过集成 KubeOperator 作为 Kubernetes 集群的生命周期管理平台，并部署 AIOps-MVP 平台以实现对 Kubernetes 集群及底层基础设施的监控、日志和告警能力，从而提升集群的稳定性和运维效率。项目目标是将整个离线部署过程自动化、标准化，并显著缩短部署时间。

技术栈与组件：

  • Kubernetes 版本： v1.20.12 (根据 AIOps-MVP 版本要求)
  • Kubernetes 管理平台： KubeOperator (v3.16.2)
  • AI Observability 平台： AIOps-MVP (1.0.0-202212071531)
  • 容器运行时： Docker (或 Containerd)
  • 离线镜像仓库： Nexus Repository Manager
  • 配置管理与自动化： Ansible (虽然文档中描述了大量手动操作，但我们可以将其抽象为 Ansible 的 Playbook 实现)
  • 存储： NFS (用于共享存储和 K8sPV)，LVM (用于数据盘动态管理)
  • 监控： Prometheus, Grafana, kube-state-metrics, prometheus-operator
  • 时间同步： NTP

核心挑战：

  • 全离线环境： 所有必要的软件包、容器镜像、二进制文件均无法从公网获取。
  • 依赖关系复杂： KubeOperator、Kubernetes 各组件、AIOps-MVP 及其子系统（如 Kafka, InfluxDB, PostgreSQL）均有独立的依赖项。
  • 版本兼容性： 需要确保 KubeOperator 版本与 Kubernetes 版本（v1.20.12）以及 AIOps-MVP 的兼容性。
  • 安全性要求： SSH 端口、API 端口等需开放，SELinux/防火墙等需按需配置。
  • 性能与高可用： 需根据硬件规格规划节点角色，基础服务建议高可用配置。

项目目标：

  1. 自动化部署： 通过 Ansible 实现环境准备、离线包上传、Nexus 配置、KubeOperator 和 AIOps-MVP 的部署流程。
  2. 离线化资源： 将所有必需的 RPM 包、容器镜像、二进制文件预先打包并上传至 Nexus 私服。
  3. 高效部署： 将原先 8 小时的部署时间缩减至 1.5 小时以内（此目标由自动化实现）。
  4. 统一管理： KubeOperator 作为集群入口，AIOps-MVP 提供全面的可观测性能力。
  5. 可升级性： 提供 KubeOperator 的离线升级能力。

实战项目方案设计与 Ansible Playbook 构思

我们将整个项目分解为几个阶段，并构思对应的 Ansible Playbook 任务：

阶段一：环境准备与资源离线化 (由 Ansible 自动化)

  • Playbook 目标：

    • 在目标服务器上准备好存储（LVM, NFS）。
    • 将所有离线 RPM 包和容器镜像上传到 Nexus 私服。
    • 配置目标节点的操作系统（关闭防火墙, SELinux, swap, 时间同步等）。
    • 配置好 Nexus Repository Manager。

  • Ansible Roles/Tasks 构思：

    1. preparation Role:

      • tasks/main.yml:
        • 系统基础配置：
          • 关闭防火墙 (firewalld, iptables)。
          • 关闭 swap。
          • 禁用 SELinux。
          • 配置 /etc/fstab 实现逻辑盘挂载（LVM）。
          • 安装 LVM 工具 (lvm_rpm.tar.gz)。
          • 安装 NTP 服务 (ntpd_rpm.tar.gz)，并配置服务端/客户端。
          • 用户管理：创建 toptea 用户，赋予 sudo 权限。
        • 目录创建与权限设置：
          • 创建 /data 目录，设置 toptea 用户所有权。
          • 创建 /data/nfs 目录用于 NFS 共享。
          • 创建 /opt/kubeoperator 或 /data/kubeoperator 用于安装 KubeOperator。

    2. nexus Role:

      • tasks/main.yml:
        • Nexus 安装部署 (如果 Nexus 是本次部署的一部分)： 虽然文档未详述 Nexus 的安装，但通常也会被自动化部署。假设 Nexus 已就绪或已集成到 Ansible 流程中。
        • Nexus 配置：
          • 配置 maven-central, docker-hosted (x86_64, aarch64), docker-proxy, rpm-hosted 等仓库。
          • 设置用户 admin 和密码 admin123（此处仅为示例，实际生产环境需更安全的认证）。
          • 暴露端口 8081 (Docker proxy/hosted) 和 8082 (RPM hosted)，以及 8083 (用于 docker login)。

    3. offline_packages Role:

      • tasks/main.yml:
        • 上传 RPM 包至 Nexus:
          • 使用 uri 模块或 ansible.builtin.copy 后执行 rpm 命令手动安装，或者更优化的方式是模拟 yum 的 repository 结构，然后让 Ansible 的 yum 模块指向本地目录。
          • nfs_rpm.tar.gz (安装到所有节点)
          • lvm_rpm.tar.gz (已在 preparation role 中处理)
          • ntpd_rpm.tar.gz (已在 preparation role 中处理)
          • 上传 NFS 相关的 RPM 到 Nexus (如果后续需要): 文档中只提及了 NFS 共享配置，但 NFS server/client 本身也是 RPM。
        • 上传容器镜像至 Nexus:
          • 使用 docker_image 模块（需要 Docker SDK for Python）或 shell 命令配合 docker load + docker tag + docker push。
          • Kubernetes 核心镜像： (解压 v1.20.12_offline.tar.gz 后，执行 upload.sh)
            • kube-apiserver, kube-controller-manager, kube-scheduler, etcd 等
            • kubelet, kube-proxy
          • Prometheus & Grafana 镜像： (kube-state-metrics.tar, prometheus.tar, kube-state-metrics2.2.4.tar)
          • Prometheus Operator 镜像： (prometheus-operator.tar)
          • 其他 KubeOperator 依赖镜像： (例如，安装 KubeOperator 可能依赖的某些基础镜像)
          • AIOps-MVP 镜像： (执行 prepare-install.sh 脚本时会上传)

    4. kubeoperator_install Role:

      • tasks/main.yml:
        • 下载 KubeOperator 安装包： kubeoperator-release-v3.16.2-amd64.tar.gz
        • 解压 KubeOperator 包： 到 /data/kubeoperator 或 /opt/kubeoperator。
        • 执行 KubeOperator 安装脚本： ./install.sh
        • 处理环境变量： 复制 kube*, docker* 命令到 /usr/bin。

    5. k8s_cluster_config Role:

      • tasks/main.yml:
        • 配置 KubeOperator 的 Nexus 仓库：
          • 通过 API 或修改配置文件（如果支持）设置 Nexus 地址 http://10.19.90.29:8081。
          • 设置 KubeOperator 内部使用 Docker Registry 10.19.90.29:8082 或 8083 (取决于实际配置)。
        • 配置 KubeOperator 的凭据： 添加 admin/kubeoperator@admin123 的密码凭据，以及 kubeoperator 默认密钥。
        • 配置 NTP 服务器： 在 KubeOperator UI 中设置 10.19.90.29 作为 NTP 服务器。
        • 上传 K8s v1.20.12 离线包： 解压 v1.20.12_offline.tar.gz，执行 upload.sh，将 K8s 组件镜像推送到 Nexus (10.19.90.29:8081 或 8083)。
        • 添加 NFS 存储：
          • 在 NFS server (10.19.90.29) 上安装 NFS Server RPM, 启动服务, 配置共享目录 /data/nfs。
          • 在所有 Kubernetes 节点上安装 NFS Client RPM, 启动 rpcbind, 配置挂载 /nfs。
          • 在 KubeOperator UI 中添加 NFS 存储提供商和 nfs-storage-class-speed 存储类。
        • 添加 Kubernetes 集群：
          • 配置集群信息，选择 Kubernetes 版本 v1.20.12-ko1。
          • 配置运行时设置 (Docker, /var/lib/docker -> /data/docker)。
          • 配置容器网络 (例如：Flannel)。
          • 配置组件设置 (Helm v2/v3, Ingress Nginx, ETCD /var/lib/etcd -> /data/etcd)。
          • 选择 Master 和 Worker 节点 (10.19.90.30, 10.19.90.37)。
          • 提交集群配置，启动 K8s 集群创建过程。

    6. prometheus_grafana_config Role:

      • tasks/main.yml:
        • 加载 Prometheus/Grafana 镜像： 在 Master/Worker 节点上执行 docker load。
        • 启用监控： 在 KubeOperator UI 中启用 Prometheus (2.31.1) 和 Grafana (8.3.1)。
        • 配置 Grafana： 设置密码 kubeoperator@admin123，获取 API Key，并用于 AIOps-MVP 的集成。

    7. aiops_mvp_deploy Role:

      • tasks/main.yml:
        • 准备部署机：
          • 复制 master 节点的 kubeconfig (/root/.kube/config) 到部署机 /root/.kube/config 和 /etc/kubernetes/admin.conf。
          • 修改 kubeconfig 中的 API Server IP 为部署机的 IP (10.19.90.29)。
          • 将 kubectl, helm 工具复制到部署机的 /usr/local/bin 或 /usr/bin。
        • 上传和解压 AIOps-MVP 安装包： aiops-1.0.0-202212071531.tgz 到部署机 /data。
        • 修改 prepare-install.sh 脚本：
          • 设置 storageClass="nfs-storage-class-speed"。
          • 设置 workerIp="10.19.90.30,10.19.90.37" (如果支持多 IP)。
          • 设置 imageRepo="10.19.90.29:8083"。
          • 设置 grafanaUrl="http://10.19.90.29/proxy/grafana/aiops"。
          • 设置 grafanaKey (从 Grafana UI 获取的 API Key)。
        • 执行 prepare-install.sh： 上传 AIOps-MVP 相关的镜像到 Nexus。
        • 离线安装 Prometheus-Operator (如果未在线安装)：
          • 加载 prometheus-operator.tar 镜像。
          • Tag 镜像并 push 到 Nexus。
          • 修改 bundle.yaml 中的 image 地址。
          • 使用 kubectl create -f bundle.yaml 安装。
        • 安装启动 AIOps-MVP：
          • 执行 helm upgrade --install aiops ./helm --namespace aiops --create-namespace --reset-values -f helm/values.yaml。
        • 检查 Pod 状态： kubectl get pods -n aiops -o wide。
        • 调整资源： 根据 helm/values.yaml 文件调整 Kafka, InfluxDB, PostgreSQL 等基础服务的 CPU/Memory。

    8. kubeoperator_upgrade Role (可选，用于演示升级)

      • tasks/main.yml:
        • 下载新的 KubeOperator 离线包。
        • 解压到指定目录。
        • 执行 ./koctl upgrade 命令。
        • 检查状态 koctl status。

Ansible 项目目录结构示例

├── ansible/
│   ├── inventory.ini                   # Ansible 目标主机清单
│   ├── playbook.yml                    # 主 Playbook，调用所有 roles
│   ├── requirements.yml                # 需要安装的 Python 库 (如 docker-py)
│   ├── roles/
│   │   ├── preparation/
│   │   │   └── tasks/
│   │   │       └── main.yml
│   │   ├── nexus/
│   │   │   └── tasks/
│   │   │       └── main.yml
│   │   ├── offline_packages/
│   │   │   └── tasks/
│   │   │       └── main.yml
│   │   ├── kubeoperator_install/
│   │   │   └── tasks/
│   │   │       └── main.yml
│   │   ├── k8s_cluster_config/
│   │   │   └── tasks/
│   │   │       └── main.yml
│   │   ├── prometheus_grafana_config/
│   │   │   └── tasks/
│   │   │       └── main.yml
│   │   ├── aiops_mvp_deploy/
│   │   │   └── tasks/
│   │   │       └── main.yml
│   │   └── kubeoperator_upgrade/       # (可选)
│   │       └── tasks/
│   │           └── main.yml
│   └── files/                          # 存放静态文件，如安装脚本、配置文件模板等
│       ├── kubeoperator-release-v3.16.2-amd64.tar.gz
│       ├── v1.20.12_offline.tar.gz
│       ├── aiops-1.0.0-202212071531.tgz
│       ├── nfs_rpm.tar.gz
│       ├── ntpd_rpm.tar.gz
│       ├── lvm_rpm.tar.gz
│       ├── prometheus.tar
│       ├── kube-state-metrics.tar
│       ├── kube-state-metrics2.2.4.tar
│       ├── prometheus-operator.tar.gz
│       └── aiops_prepare_install_sh.j2 # prepare-install.sh 模板文件
│   └── templates/                      # Jinja2 模板文件，用于生成动态配置文件
│       └── ntp.conf.j2
│       └── exports.j2
│       └── daemon.json.j2
│       └── bundle.yaml.j2
└── README.md

回答面试官问题的策略

当被问及“离线部署了哪些二进制文件和镜像”时，你可以按照上述 Ansible Role 的划分，或者按照功能模块来回答：

“在本次项目中，我们进行了系统性的离线化处理，主要覆盖了以下几个关键领域，并利用 Nexus 作为中央仓库进行统一管理：

  1. 操作系统基础支撑软件 (RPM 包)：

    • LVM 工具： 用于磁盘的逻辑卷管理，提供动态扩容能力。
    • NFS 客户端/服务端： 实现节点间的数据共享和 Kubernetes 的持久化存储。
    • NTP 服务： 确保所有集群节点和服务的时钟同步，这对于 Kubernetes 集群的稳定运行至关重要。
    • 其他系统依赖 RPM 包： 确保 KubeOperator 和 Docker/Containerd 等组件可以正常运行所需的基础库。

  2. KubeOperator 及 Kubernetes 核心组件镜像：

    • KubeOperator 二进制包： kubeoperator-release-v3.16.2-amd64.tar.gz，包含了 KubeOperator 的安装脚本和所有运行时所需的文件。
    • Kubernetes v1.20.12 组件镜像： 包括 kube-apiserver, kube-controller-manager, kube-scheduler, etcd, kubelet, kube-proxy 等所有控制平面和节点组件的 Docker 镜像。这是 KubeOperator 构建 Kubernetes 集群的基础。
    • 容器运行时镜像： 如 docker 或 containerd 的相关镜像，确保容器的正常运行。

  3. Kubernetes 集群的扩展组件镜像：

    • 网络插件 (CNI)： 如 Calico 或 Flannel 的核心镜像，用于 Pod 间的网络通信。
    • DNS 服务： CoreDNS 镜像，提供集群内部的服务发现。
    • 监控组件镜像： Prometheus, Grafana, kube-state-metrics, prometheus-operator 等。

  4. AIOps-MVP 平台相关镜像：

    • AIOps-MVP 核心服务镜像： 包含部署 AIOps 平台所需的各种微服务镜像。
    • AIOps-MVP 依赖的后端服务镜像： 如 Kafka (消息队列), InfluxDB (时序数据库), PostgreSQL (关系型数据库) 等核心组件的镜像。

这些离线化内容，通过 Ansible 自动化脚本，被上传至部署机上的指定目录，并由 Ansible 指导 KubeOperator 或 AIOps-MVP 的安装脚本，最终将所有必需的镜像 docker load 后 tag 并 push 到 Nexus 私服。

整个流程的关键在于：

  • Ansible 的自动化编排能力： 从环境检查、软件包安装、到镜像上传和配置管理，实现全流程的自动化。
  • Nexus 作为离线仓库的中心枢纽： 统一存储和分发所有离线资源，确保 KubeOperator 和 Kubernetes 集群能够从私有仓库拉取所需文件和镜像。
  • KubeOperator 的纳管能力： 利用 KubeOperator 提供的 Web UI，通过对 Nexus 私服的配置，声明式地创建和管理 Kubernetes 集群。
  • AIOps-MVP 的集成： 在 Kubernetes 集群之上，部署 AIOps-MVP 来提供对整个环境的监控和数据分析能力。这个过程中的 prepare-install.sh 脚本特别关键，它负责将 AIOps 所需的镜像导入到 Nexus。

通过这种方式，我们实现了在一个完全隔离的网络环境中，高效且可靠地部署完整的 Kubernetes 集群及应用监控平台。”

posted on 2025-06-24 18:21  Leo-Yide  阅读(50)  评论(0)    收藏  举报

博客园  ©  2004-2025
浙公网安备 33010602011771号 浙ICP备2021040463号-3