ODROID-MC1 Docker Swarm: Guía de Inicio

El personal de Hardkernel ha montado una gran instalación informática en forma de clúster para probar la estabilidad de Kernel 4.9. El cluster consistía en 200 ODROID-XU4 (es decir, un total neto de 1600 núcleos de CPU y 400 GB de RAM), tal y como se muestra en la Figura 1.

Figura 1 – Clúster xu4

La experiencia resultante con este ejercicio les llevó a la idea de desarrollar un potente clúster personal a un precio razonable, de donde nació el ODROID-MC1. ODROID-MC1 significa My Cluster One. Consta de 4 unidades apilables, cada una con un ordenador de plaza reducida (SBC) específicamente diseñado y basado en el procesador Octa-core Samsung Exynos 5422. Es compatible con la serie SBC ODROID-XU4 y está montado en una carcasa de aluminio. Estas carcasas (que también incorporan un disipador de calor integrado) están apiladas con un ventilador fijado en la parte trasera que garantizase sufienciente refrigeración.

La placa de circuitos ODROID-MC1 es una versión recortada de la utilizada en el almacenamiento conectado en red (NAS) ODROID-HC1 (Home Cloud One), con el adaptador SATA suprimido. La placa de circuito ODROID-HC1, a su vez, es un ODROID-XU4 rediseñado con el conector HDMI, el conector eMMC, el hub USB 3.0, el botón de encendido y el interruptor deslizante eliminados.

Las principales características del ODROID-MC1 son:

  • CPUs Samsung Exynos 5422 Cortex-A15 2Ghz y Cortex-A7 Octa
  • 2Gbyte LPDDR3 RAM PoP apilada
  • Puerto Ethernet Gigabit
  • Puerto USB 2.0 Host
  • Ranura para tarjeta microSD UHS-1 para el soporte de arranque
  • Imágenes SO de servidor Linux basadas en el moderno Kernel 4.9 LTS

El ODROID-MC1 viene montado y listo para usarse como un clúster personal para el aprendizaje, así como para hacer trabajos útiles. En la Parte 1 de esta serie del ODROID-MC1, describiré cómo usarlo como un clúster Docker Swarm. En la Parte 2, describiré cómo desarrollar programas en paralelo para que se ejecuten en el clúster ODROID-MC1

Para configurar el clúster MC1, necesitas lo siguiente, además del propio hardware MC1:

  • 1 switch Gigabit con al menos 5 puertos
  • 5 cables Ethernet
  • 4 tarjetas SD (de al menos 8 GB de capacidad)
  • 4 adaptadores de corriente para los ordenadores MC1

Configuración del sistema operativo en cada ordenador del clúster

La parte más tediosa de la configuración del clúster ODROID-MC1 es instalar el Sistema Operativo (SO) y los paquetes de software necesarios para ejecutar y administrar el Swarm Docker en cada nodo informático Para facilitar el proceso, puede descargar una imagen para tarjetaSD con casi todo listo en https://oph.mdrjr.net/MrDreamBot/. Digo “casi”, porque todavía tienes que realizar unas cuantas cosas para que todo funcione correctamente”. La tarjeta SD tiene los logins ‘root’ y ‘odroid’ ya configurados. La contraseña para ambos es “odroid”:

El swarm que estamos montando consta de 1 nodo maestro y 3 nodos de trabajo. A modo de ejemplo, supongamos que utilizan los siguientes nombres de host y direcciones IP. Por supuesto, puedes cambiarlos para que se adaptaen a tu entorno. Todos los nodos en el swam deben tener una dirección IP estática como la siguiente:

xu4-master – 192.168.1.80
xu4-node1 – 192.168.1.81
xu4-node1 – 192.168.1.82
xu4-node1 – 192.168.1.83
Para empezar el proceso de configuración, necesitas conectar tu PC y un nodo ODROID-MC1 a un switch Gigabit y que éste tenga conexión a tu router de casa (para acceder a Internet). La imagen está configurada para usar la dirección IP asignada dinámicamente usando DHCP de tu router. Debes concertarte usando SSH para configurar cada nodo y usar una dirección IP estática en su lugar. Hay otros parámetros de configuración que también necesitas cambiar. Se supone que tiene algunos conocimientos de línea de comandos de Linux para realizar los siguientes pasos: Escribe la imagen del sistema operativo en tu tarjeta SD: copia la imagen de la tarjeta SD en las 4 tarjetas SD clase 10 de 8GB. Si usas tarjetas SD de mayor capacidad, debe cambiar el tamaño del sistema de archivos en cada tarjeta SD para usar todo el espacio de la tarjeta SD. La forma más fácil de hacerlo es montar la tarjeta SD en una máquina Linux y usar gparted (www.gparted.com) para cambiar el tamaño. Este es el método que utilice para mis tarjetas SD. Inserta una tarjeta SD en uno de los ordenadores MC1. Inicia una sesión SSH desde tu PC al nodo ODROID-MC1 como root. Su dirección IP la puedes encontrar en tu router. Omite el siguiente paso si estás configurando el nodo maestro. Cambia el nombre de host editando el archivo /etc/hostname, modifica xu4-master por xu4-nodeX donde X es 1, 2 o 3 dependiendo del nodo de trabajo que estés configurando. Configura una dirección IP estática editando /etc/network/interfaces, eliminando el “#” delante de la sección resaltada y reemplazando la dirección IP 192.168.1.80 con la dirección IP (en la subred de tu red doméstica) que deseas que se le asigne al nodo que estás configurando. Actualiza el archivo /etc/hosts de modo que cada entrada de nodo ODROID-MC1 tenga el nombre y la dirección IP correctos. Haz algunas pruebas con los cambios: reinicia el nodo para ver si puedes conectarte por SSH usando la nueva dirección IP que le asignaste. Si es así, has configurado con éxito ese nodo. De lo contrario, verifica los cambios que he descrito anteriormente y asegúrate de que no haya errores tipográficos. Configure el siguiente nodo de trabajo: repite estos los pasos hasta que termines de configurar todos los nodos.

Figura 3 – interfaces.png

Para los usuarios experimentados de Linux, hay una forma alternativa de hacer todo anterior, montar cada tarjeta SD en tu sistema Linux y editar los correspondientes archivos directamente en la tarjeta SD. Tras configurar tu clúster, conéctate por ssh al xu4-master como usuario “odroid”, contraseña “odroid”. Desde el maestro, entrar por SSH a todos los nodos de trabajo sin usar la contraseña, ya que los nodos del clúster se han configurado con una autenticación basada en claves. Haz lo mismo con “root” utilizando el comando “sudo -s” o utilizando SSH para establecer una conexión como usuario root en el nodo xu4-master, luego usa SSH para conectarse a todos los nodos de trabajo.

Configuración del modo Swarm de Docker

Un nodo es un host Docker que participa en un Swarm. Un nodo gestor (maestro) es aquel donde envías una definición de servicio y éste programa el servicio para que se ejecute como tareas en los nodos de trabajo. Los nodos de trabajo reciben y ejecutan tareas programadas por un nodo gestor. Un nodo gestor, por defecto, también es un nodo de trabajo a menos que esté expresamente configurado para no ejecutar tareas. Es posible configurar múltiples nodos maestros y de trabajo en un swarm para proporcionar Alta Disponibilidad (HA).

Para iniciar el modo swarm, introduce el siguiente comando en el nodo gestor:

$ docker swarm init --advertise-addr 192.168.1.80
que devolverá:
swarm initialized: current node
(8jw6y313hmt3vfa1fme1dinro) is now a manager
Ejecuta el siguiente comando para añadir un nodo trabajador a este swarm en cada nodo:
$ docker swarm join --token SWMTKN-1-1q385ckmw7owbj2zfno04dmidb62iqg2devd7yvae5wvuohc11-at5g1ad4f24fck4cutsqhnw06 192.168.1.80:2377
Para que los otros nodos se unan al clúster, envía el anterior comando “docker swarm join” en cada nodo. Esto se puede hacer usando parallel-ssh usando el comando una vez desde el gestor y ejecutandolo en cada nodo. La Figura 4 muestra una captura de pantalla del funcionamiento del comando “docker ps” usando parallel-ssh.

Figura 4 – pssh.png

Ahora tenemos un Swarm Docker en funcionamiento.

Probando el Swarm

Para ayudar a visualizar lo que está sucediendo en el swarm, podemos usar la imagen Docker Swarm Visualizer image (visualizer-arm). Para implementarla como un servicio, envía el siguiente comando desde el prompt del gestor:

$ docker service create --name=dsv --publish=8080:8080/tcp --constraint=node.role==manager --mount=type=bind,src=/var/run/docker.sock,dst=/var/run/docker.sock alexellis2/visualizer-arm
Ten en cuenta que ODROID-XU4 está basado en ARMv7, es decir, es un sistema de 32 bits, a diferencia del ODROID-C2 que está basado en ARMv8 de 64 bits. Por consiguiente, las imágenes Docker utilizadas en los siguientes comandos son diferentes de las utilizadas en mis ejemplos de Docker con el ODROID-C2.

Apunta tu navegador al gestor visitando http://192.168.1.80:8080, o puedes apuntar tu navegador a cualquiera de los nodos del swarm. Observa los cambios reportados por el visualizador al utilizar el servicio httpd usando mi imagen mdreambot httpd busybox de 32 bits en http://dockr.ly/2wWPCNP. Mi imagen se inicia con el comando:

$ docker service create --replicas 3 --name httpd -p 80:80 mdreambot/arm32-busybox-httpd
En la Figura 5 aparece un Docker Swarm Visualizer que muestra los nodos en los que se ejecutan las réplicas del servicio, poniendo de manifiesto el modelo de servicio declarativo utilizado por el modo swarm.

Figure 5 - Docker Swarm Visualizer shows the nodes on which the service replicas are run
Figura 5: Docker Swarm Visualizer muestra los nodos en los que se ejecutan las réplicas del servicio

Utiliza el siguiente comando curl para probar la función de balanceo de carga de swarm docker:

$ curl http://192.168.1.80/cgi-bin/lbtest
La Figura 6 es una captura de pantalla del resultado de los comandos curl, que confirma que cada solicitud ha sido redirigida a un nodo diferente.

Figure 6 - Docker performs automatic load balancing
Figura 6: Docker realiza un balanceo de carga automático

Para hacer una prueba de auto-regeneración, detuve el contenedor httpd que se ejecutaba en el xu4-master, otro contenedor httpd fue ejecutado en otro nodo para reemplazar el que acababa de detener, como se puede ver en la siguiente captura de pantalla. Esto es debido a que cuando iniciamos el servicio, especificamos “replica = 3”, de modo que swarm Docker mantendrá el número deseado de réplicas. Esto se conoce como reconciliación de estado deseado.

Figure 7 - Docker supports self-healing state reconciliation
Figura 7: Docker soporta la reconciliación del estado de auto-regeneración

Conclusión

TEl modo swarm de Docker es ahora completamente funcional en tu clúster ODROID-MC1. Tomate la libertad de experimentar con él. Espero que esta guía logre su objetivo consiguiendo que ejecutes swarm de docker en el ODROID-MC1. Para obtener más información sobre el modo swarm de Docker, consulta mis otros artículos de ODROID Magazine sobre el tema.

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