上述所列原因并不詳盡，但也說明在許多條件下擴充Kubernetes環(huán)境和將工作負載從一個集群遷移到另一個集群是有必要的。這個問題在涉及無狀態(tài)應用時較為簡單，但對于有狀態(tài)的服務，如數(shù)據(jù)庫、隊列、關鍵存儲、大數(shù)據(jù)以及機器學習應用時等時，你就必須將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到新的、擴容的環(huán)境中去，然后應用程序設計才能加速運行。

解決數(shù)據(jù)移動性問題：PX-Enterprise?新功能

PX-Motion不僅具有對數(shù)據(jù)進行跨環(huán)境轉(zhuǎn)移的能力，它還能夠?qū)贸绦蚺渲靡约跋嚓P的有狀態(tài)的資源，如PV（永久卷）等進行轉(zhuǎn)移，使得操作團隊能夠非常方便地將一個卷、一個Kubernetes名字空間、或整個Kubernetes集群在環(huán)境之間進行轉(zhuǎn)移，即便其中存在永久數(shù)據(jù)。

本文將對PX-Motion的功能與能力進行探討。同時，我們將演示如何將一個Kubernetes命名空間以及其中運行的所有應用程序轉(zhuǎn)移到一個具有資源拓展能力的新的Kubernetes集群上。在這個演示中，集群1表示資源已經(jīng)過度利用的、不靈活的，已經(jīng)無法滿足我們不斷增長的應用程序需求的集群。集群2表示一個更加靈活且可擴展的集群，我們將把工作負載轉(zhuǎn)移到這個集群2上。

除了在集群之間進行整個Kubernetes命名空間的轉(zhuǎn)移之外，我們還將展示如何將配置在集群1中使用本地存儲的應用程序，遷移到使用網(wǎng)絡附加的塊存儲的集群2中。

通過這種方式，你將看到我們需要轉(zhuǎn)移真正的數(shù)據(jù)，而不是通過管理塊設備映射這種小伎倆來實現(xiàn)的。

總的來說，在將一個有狀態(tài)的Kubernetes應用程序轉(zhuǎn)移到另一個集群時，你需要：

將這兩個集群進行配對，從而指定一個目標集群和一個目的集群；
使用PX-Motion開始遷移，其中包括移動數(shù)據(jù)卷和配置；
數(shù)據(jù)和配置遷移完成后，Kubernetes會自動將應用程序部署到新的環(huán)境中。

我們開始吧！

配置與設置

在展示中，我們使用google Kubernetes Engine (GKE)作為Kubernetes集群，但你也可以在任意的Kubernetes集群中進行如下的操作。使用Portworx installer online spec generator獲得的DaemonSet Spec, 將Portworx安裝到各個集群上。逐步完成安裝，Portworx安裝過程在此不作贅述，可以查看portworx.com上的文檔了解如何在Kubernetes上安裝Portworx 。環(huán)境架構(gòu)示意圖如下。注意集群1和集群2的如下方面：

Cluster 1 (Source)
n1-standard-2
local-ssd

Cluster 2 (Destination)
n1-standard-8
provisioned PDs

在這種情況下，第一個集群（集群1）資源面臨限制，操作團隊希望從本地SSD轉(zhuǎn)移到更大instance的自動配置的永久磁盤（PD）中。

為什么？本地SSD在處理特定工作負載時較為有效，但其自身也存在著局限性，這也是我們在這里討論將應用程序從一個命名空間轉(zhuǎn)移到另一個命名空間的原因所在。依照谷歌的描述，本地SSD的限制包括：

“由于本地SSD是以物理方式附加到節(jié)點的虛擬機instance上的，其中存儲的所有數(shù)據(jù)都只存在于這個節(jié)點上。而由于數(shù)據(jù)是本地存儲的，因此你的應用必須要能夠面對數(shù)據(jù)不可用的情況?！?br /> “存儲在SSD的數(shù)據(jù)是短期性的。向本地SSD寫入內(nèi)容的Pod會在被調(diào)度離開這一節(jié)點時失去對磁盤中存儲的數(shù)據(jù)進行訪問的能力。” 此外，如果節(jié)點被撤銷、升級或維修，則數(shù)據(jù)就會被擦除。
“我們并不能向現(xiàn)有的節(jié)點池添加本地SSD?！?/p>

Portworx能夠克服對上述部分限制，因為它能夠?qū)?shù)據(jù)復制到集群中的其他提供高可用的主機上。但如果我們希望在不對計算按比例進行擴展的情況下，不斷向我們的集群添加額外的存儲，那么使用本地存儲仍舊會存在一定的限制。上文所述的GKE上的第二個集群使用Portworx Disk Template，從而自動允許Portworx從Google云對磁盤進行管理，這比本地磁盤更加靈活一些。

第二個集群提前運行，現(xiàn)在使用的是自動配置的PD，可以進行工作負載的遷移。

大量應用程序的運行需要更多的計算能力

源集群如下。它是由單個命名空間(NameSpace)內(nèi)運行的大量應用構(gòu)成的：Cassandra, Postgres,WordPress和mysql。所有的這些應用程序都會在集群中產(chǎn)生非常高的負載。如下是demo命名空間內(nèi)運行的應用。注意，在單個Kubernetes集群上運行多個命名空間是可行且常見的。在演示中，我們只移動一個命名空間，讓剩余的其他命名空間繼續(xù)運行，不做變動。

$ kubectlconfig  use-context <source-cluster>

$ kubectlget po -n demo

NAME                                READY     STATUS    RESTARTS   AGE

cassandra-1-0                       1/1       Running  0          17m

cassandra-1-1                       1/1       Running  0          16m

cassandra-1-2                       1/1      Running   0          14m

cassandra-2-0                       1/1       Running  0          17m

cassandra-2-1                       1/1       Running  0          16m

cassandra-2-2                       1/1       Running  0          14m

Mysql-1-7f58cf8c7c-srnth            1/1       Running  0          2m

MYSQL-2-8498757465-gqs5h            1/1       Running  0          2m

postgres-2-68c5d6b845-c4gbw         1/1       Running  0          26m

postgres-77bf94ccb5-hs7dh           1/1       Running  0          26m

wordpress-mysql-2-5fdffbdbb4-dpqm9  1/1       Running  0          17m

在某一個時間點上，當添加了更多的應用程序，如MySQL數(shù)據(jù)庫時，這個集群就會遭遇其內(nèi)存限制并出現(xiàn)“OutOfmemory”等錯誤，見如下。為解決這個問題，我們將demo這個命名空間遷移到一個新的集群上，從而為demo這個命名空間增添新的可用資源。

$ kubectlget po -n demo

NAME                                READY     STATUS       RESTARTS   AGE

cassandra-1-0                       1/1      Running       0         16m

cassandra-1-1                       1/1      Running       0         14m

cassandra-1-2                      1/1      Running       0         13m

cassandra-2-0                       1/1      Running       0         16m

cassandra-2-1                       1/1      Running       0         14m

cassandra-2-2                       1/1      Running      0          13m

mysql-1-7f58cf8c7c-srnth            1/1      Running      0          1m

mysql-2-8498757465-gqs5h            1/1      Running      0          25s

mysql-3-859c5dc68f-2gcdj            0/1       OutOfmemory  0          10s

mysql-3-859c5dc68f-4wzmd            0/1       OutOfmemory  0          9s

mysql-3-859c5dc68f-57npr            0/1       OutOfmemory  0          11s

mysql-3-859c5dc68f-6t8fn            0/1       Terminating  0          16s

mysql-3-859c5dc68f-7hcf6            0/1       OutOfmemory  0          6s

mysql-3-859c5dc68f-7zbkh            0/1       OutOfmemory  0          5s

mysql-3-859c5dc68f-8s5k6            0/1       OutOfmemory  0          9s

mysql-3-859c5dc68f-d49nv            0/1       OutOfmemory  0          10s

mysql-3-859c5dc68f-dbtd7            0/1       OutOfmemory  0          15s

mysql-3-859c5dc68f-hwhxw            0/1       OutOfmemory  0          19s

mysql-3-859c5dc68f-rc8tg            0/1       OutOfmemory  0          12s

mysql-3-859c5dc68f-vnp9x            0/1       OutOfmemory  0          18s

mysql-3-859c5dc68f-xhgbx            0/1       OutOfmemory  0          12s

mysql-3-859c5dc68f-zj945            0/1       OutOfmemory  0          14s

postgres-2-68c5d6b845-c4gbw         1/1      Running      0          24m

postgres-77bf94ccb5-hs7dh           1/1      Running      0          24m

wordpress-mysql-2-5fdffbdbb4-dpqm9  1/1      Running      0          16m

除PX-Motion之外，最新發(fā)布的PX-Enterprise也包含了PX-Central?，這是一個用于監(jiān)視、數(shù)據(jù)分析和管理的界面，能夠?qū)rafana、Prometheus和Alertmanager進行配置。這些儀表板會對卷、集群、etcd以及其他內(nèi)容進行監(jiān)控。在本文所討論的情況下，查看集群級儀表盤,就能夠了解資源方面的問題。

如下所示的PX-Central截屏展示了該集群正在使用的內(nèi)存和CPU的情況。該集群的高CPU和內(nèi)存占用率為擴展帶來了問題，并且由于集群存在過載問題，很有可能導致上文所述的“OutOfMemory（內(nèi)存不足）”的問題。

使用PX-Motion遷移一個Kubernetes命名空間，包括其數(shù)據(jù)。

既然已經(jīng)找到了問題，現(xiàn)在我們來使用PX-Motion將數(shù)據(jù)遷移到新的集群上。首先，我們將兩個GKE集群配對起來，實現(xiàn)源集群和目標集群之間的遷移連接。集群的配對和藍牙播放器與手機的配對類似。配對過程是為了將兩個不同的設備連接起來。

前提條件

如果你正在嘗試PX-Migration，請確認已經(jīng)滿足所有的前提條件。

為了將工作負載從集群1遷移到集群2，我們需要對PX-Motion進行配置。首先要做的是配置目標集群。為實現(xiàn)這一點，首先建立對于pxctl (“pixie-cuttle”)的訪問，即Portworx CLI。如下是pxctl在具有kubectl訪問的情況下在工作站的運作情況。

$ kubectl config use-context <destination-cluster>

$PX_POD_DEST_CLUSTER=$(kubectl get pods –context

<DESTINATION_CLUSTER_CONTEXT> -lname=portworx -n kube-system

-o jsonpath=\\\'{.items[0].metadata.name}’)

$ aliaspxctl_dst=”kubectl exec $PX_POD_DEST_CLUSTER

–context <DESTINATION_CLUSTER_CONTEXT>\\\\

-n kube-system /opt/pwx/bin/pxctl”

下一步，對目標集群進行設置使其準備好與來源集群進行配對。目標集群應當首先運行Portworx objectstore。我們需要在目標集群上設置一個對象存儲端點，為數(shù)據(jù)在遷移過程中進行分級的位置。然后，為來源集群創(chuàng)建一個token在配對過程中使用。

$pxctl_dst — volume create –size 100 objectstore

$ pxctl_dst– objectstore create -v objectstore

$pxctl_dst — cluster token show

Token is<UUID>

現(xiàn)在可以創(chuàng)建一個集群配對YAML配置文檔，從而應用到來源Kubernetes集群中去。這個clusterpair.yaml文檔將包含如何與目標集群調(diào)度程序和Portworx存儲進行驗證的信息。運行如下命令并編輯YAML文檔即可建立集群配對：

$ storkctlgenerate clusterpair –context <destination-cluster> > clusterpair.yaml

說明：你可以用你自己的名稱替換“metadata.name”。

說明：在如下示例中，options.token可以使用通過上述“cluster token show”命令生成的令牌。

說明：在如下示例中，對于options.ip，將需要一個可訪問的負載均衡或Portworx節(jié)點的IP或dns，來訪問9001和9010端口。

在使用GKE時，在應用到集群之前，我們需要向Stork添加許可。Strok是由PX-Enterprise使用的Kubernetes的OSS智能調(diào)度程序擴展和遷移工具，同時我們還需要知道如何對新集群進行驗證，從而對應用程序進行遷移。首先，使用谷歌云指令生成服務賬戶。然后，對Stork部署和驗證進行編輯，從而確保其能夠訪問目標集群。指令請見如下。

下一步，應用這個集群并使用kubectl與來源集群進行配對。

$ kubectl config use-context <source-cluster>

$ kubectlcreate -f clusterpair.yaml

應用完成后，使用已經(jīng)設置的storkctl檢查集群配對的狀態(tài)。

$ storkctlget clusterpair

kubectl和pxctl也可以對集群配對進行查看。

$ kubectldescribe clusterpair new-cluster | grep paired

Normal Ready   2m    stork  Storage successfully paired

Normal Ready   2m    stork  Scheduler successfullypaired

$ pxctlcluster pair list

CLUSTER-ID NAME         ENDPOINT                 CREDENTIAL-ID

c604c669   px-cluster-2  http://35.185.59.99:9001  a821b2e2-788f

開始遷移

下一步，有兩種方式開始遷移動作：通過storkctl生成遷移 CLI，或參考對遷移進行描述的spec文件。我們使用第二種方法，請見如下，對演示資源和卷進行遷移。

apiVersion:stork.libopenstorage.org/v1alpha1

kind: Migration

metadata:

name: demo-ns-migration

spec:

clusterPair: new-cluster

includeResources: true

startApplications: true

namespaces:

– demo

依照上述spec文檔使用kubectl創(chuàng)建遷移。

`kubectlcreate -f migration.yaml`

檢查遷移狀態(tài)。成功的遷移分為如下步驟：卷→應用程序→完成

$ storkctlget migration

NAME               CLUSTERPAIR   STAGE      STATUS       VOLUMES  RESOURCES   CREATED

demo-ns-migration  new-cluster   Volumes     InProgress  2/12     0/37        08 Nov 18 15:14 EST

$ storkctlget migration

NAME               CLUSTERPAIR   STAGE      STATUS       VOLUMES   RESOURCES  CREATED

demo-ns-migration  new-cluster   Application InProgress  12/12     30/37       08 Nov18 15:25 EST

$ storkctlget migration

NAME               CLUSTERPAIR   STAGE      STATUS       VOLUMES  RESOURCES   CREATED

demo-ns-migration  new-cluster   Final      Successful   12/12    37/37       08 Nov 18 15:27 EST

為了解哪些資源，如卷、PVC、狀態(tài)集、復制集處于“進行中”或“已完成”狀態(tài)，可以使用“kubectldescribe”命令。

$ kubectldescribe migration demo-ns-migration

遷移的狀態(tài)也可以使用來源Portworx集群的pxctl進行查看。

$ pxctl –cloudmigrate status

CLUSTERUUID: c604c669-c935-4ca4-a0bc-550b236b2d7b

TASK-ID                                              VOLUME-ID              VOLUME-NAME                               STAGE  STATUS

6cb407e0-e38e-demo-cassandra-data-1-cassandra-1-0    673298860130267347     pvc-2c2604f4-e381-11e8-a985-42010a8e0017  Done   Complete

6cb407e0-e38e-demo-cassandra-data-1-cassandra-1-1    782119893844254444     pvc-7ef22f64-e382-11e8-a985-42010a8e0017  Done   Complete

6cb407e0-e38e-demo-cassandra-data-1-cassandra-1-2    486611245472798631     pvc-b8af3c05-e382-11e8-a985-42010a8e0017  Done   Complete

這樣根據(jù)集群遷移資源的狀態(tài)顯示，遷移完成了，如下圖示展示的就是進行的過程。來自集群1的命名空間、應用、配置以及數(shù)據(jù)等都遷移到集群2。

隨后，查看目標集群以確保應用確實已經(jīng)完成遷移并且能夠良好運行，因為我們使用的是“startApplications: true”屬性。

$ kubectl config  use-context<destination cluster>

$  kubectl get po -n demo

NAME                                READY     STATUS    RESTARTS   AGE

cassandra-1-0                       1/1       Running  0          7m

cassandra-1-1                       1/1      Running   0          5m

cassandra-1-2                       1/1       Running  0          4m

cassandra-2-0                       1/1       Running  0          7m

cassandra-2-1                       1/1       Running  0          5m

cassandra-2-2                       1/1       Running  0          4m

mysql-1-7f58cf8c7c-gs8p4            1/1       Running  0          7m

mysql-2-8498757465-4gkr2            1/1       Running  0          7m

postgres-2-68c5d6b845-cs9zb         1/1       Running  0          7m

postgres-77bf94ccb5-njhx4           1/1       Running  0          7m

wordpress-mysql-2-5fdffbdbb4-ppgsl  1/1       Running   0         7m

完美! 所有的程序都在運行中! 現(xiàn)在我們返回PX-CentralGrafana儀表板就可以看到集群上使用的內(nèi)存和CPU都變少了。該截屏顯示的是工作負載遷移后的工作節(jié)點的CPU和內(nèi)存使用情況。

這正是我們希望達到的效果。如下是GKE儀表板上顯示的集群1和集群2之間可用CPU和內(nèi)存的量，因此上述結(jié)果是有效的。

現(xiàn)在我們擁有了額外的計算力，我們就可以創(chuàng)建額外的MySQL數(shù)據(jù)庫了。這個數(shù)據(jù)庫將在新集群上擁有足夠的資源進行運行。

$ kubectlcreate -f specs-common/mysql-3.yaml

storageclass.storage.k8s.io”mysql-tester-class-3″ created

persistentvolumeclaim”mysql-data-3″ created

deployment.extensions”mysql-3″ created

$ kubectlget po -n demo

NAME                                READY     STATUS    RESTARTS   AGE

cassandra-1-0                       1/1      Running   0          22m

cassandra-1-1                       1/1       Running  0          20m

cassandra-1-2                       1/1       Running  0          18m

cassandra-2-0                       1/1       Running  0          22m

cassandra-2-1                       1/1       Running  0          20m

cassandra-2-2                       1/1       Running  0          18m

mysql-1-7f58cf8c7c-gs8p4            1/1       Running  0          22

mysql-2-8498757465-4gkr2            1/1       Running  0          22m

mysql-3-859c5dc68f-6mcc5            1/1       Running  0          12s

postgres-2-68c5d6b845-cs9zb         1/1       Running  0          22m

postgres-77bf94ccb5-njhx4           1/1       Running  0          22m

wordpress-mysql-2-5fdffbdbb4-ppgsl  1/1       Running  0          22m

成功!

集群擴增的益處是顯而易見的。用戶和操作員可以將舊的命名空間或應用從來源集群上刪除，也可以直接將整個集群刪除掉，從而回收這些資源。新的集群使用的是自動配置PD而非本地SSD，因此其存儲與計算能力都能夠依照IT團隊的需求進行擴展。

結(jié)論

PX-Motion具有著將Portworx卷和Kubernetes資源在集群之間進行遷移的能力。上述案例就利用了PX-Motion這一功能，使得團隊能夠?qū)ubernetes環(huán)境實現(xiàn)無縫擴增。在Kubernetes上的環(huán)境之間對命名空間、卷或整個應用程序進行遷移就變得輕而易舉了。擴增并不是PX-Motion唯一的功能，請查看我們其他的PX-Motion系列文章了解更多信息。

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