- Installatie en optimalisatie van Docker en Docker Compose op SBC-boards.
- Geavanceerde netwerkconfiguratie met behulp van hotspots en DNS/DHCP-beheer.
- Containerorkestratie implementeren met Docker Swarm.
- Gecentraliseerd clusterbeheer via de Portainer-interface.
Heb je er wel eens aan gedacht om je eigen mini-datacenter te hebben zonder een fortuin uit te geven aan professionele hardware? Welnu, het opzetten van een cluster met Raspberry Pi en Docker is de leukste en goedkoopste manier om de wereld van containerorkestratie en gedistribueerde computing te ontdekken. Ideaal om thuis te experimenteren met projecten waarvoor normaal gesproken zeer dure servers nodig zouden zijn.
Het mooie van deze opstelling is dat je kleine boards zoals de Raspberry Pi of zelfs andere single-board computers (SBC's) zoals de Orange Pi of Banana Pi kunt gebruiken om een omgeving te creëren waarin applicaties de werklast delen. Het is een perfect project om te leren over hoge beschikbaarheid en schaalbaarheid zonder bang te hoeven zijn dat je iets cruciaals beschadigt, aangezien alles op je eigen lokale netwerk gebeurt.
De ondergrond en het benodigde materieel voorbereiden.
Om goed van start te gaan, is het ideaal om lichtgewicht besturingssystemen te gebruiken, zoals Raspbian Lite of Armbian (in het geval van de Orange Pi), omdat we geen grafische interface nodig hebben en elke megabyte RAM aan de verwerking willen besteden. Een handige truc is om de images te flashen met Etcher om schrijffouten op de microSD-kaarten te voorkomen.
Als je niet wilt worstelen met USB-monitoren en -toetsenborden voor elk moederbord, kun je een adapter gebruiken. USB naar serieel verbonden met de RX- en TX-pinnen. Het bestand configureren config.txt in de opstartpartitie toevoegen enable_uart=1Je kunt alles beheren via een seriële console met programma's zoals PuTTY op Windows of Minicom op Linux, wat veel comfortabeler dan dat je HDMI-kabels moet verwisselen.
Systeem- en netwerkoptimalisatie
Voordat je Docker installeert, is het raadzaam je systeem voor te bereiden. Het is essentieel om alles bij te werken met sudo apt update y sudo apt upgrade -yOm resources te besparen, kunt u het geheugen dat aan video is toegewezen beperken in het configuratiebestand door dit in te stellen. gpu_mem=16dus we lieten het grootste deel van het RAM-geheugen Het wordt gebruikt voor containers.
Wat het netwerk betreft: als je wilt dat je Raspberry Pi als masterknooppunt fungeert en de andere knooppunten beheert, kun je de manager vervangen. dhcpcd door Netwerkmanagerwat veel robuuster is. Om je eigen netwerk voor het cluster te creëren, kun je het volgende installeren: dnsmasq om DHCP en DNS te beheren, en hostapd om Pi om te zetten in een WiFi-toegangspunt (hotspot) waar de andere knooppunten verbinding maken.
Docker en Docker Compose installeren
Docker installeren op een Raspberry Pi 4 is een fluitje van een cent, omdat het officieel ondersteund wordt. De snelste methode is om het automatische installatiescript uit te voeren met een commando. curl waarmee de volledige Docker-engine wordt gedownload en geconfigureerd. Om te voorkomen dat je dit moet schrijven... sudo Bij elk commando wordt aanbevolen voeg de gebruiker toe Je kunt je aanmelden bij de Docker-groep, maar wees voorzichtig met de beveiliging, want dit geeft verhoogde privileges.
Nadat de motor is geïnstalleerd, is het essentieel om het volgende toe te voegen: Docker Composewaarmee we applicaties met meerdere containers kunnen definiëren met behulp van een YAML-bestand. Het kan eenvoudig worden geïnstalleerd via pip, de Python-pakketbeheerder. Om te controleren of alles correct werkt, start u eenvoudigweg de image van hello-world en controleer of de container correct werkt.
Orchestratie met Docker Swarm
Zodra Docker op al je boards is geïnstalleerd, is het tijd om ze te verenigen in een Docker Swarm-cluster . Swarm is de native tool van Docker om een groep nodes om te zetten in één virtuele resource. Je hoeft alleen maar de Swarm-modus op de master-node te starten en vervolgens de worker-nodes toe te voegen met behulp van het meegeleverde beveiligingstoken.
Om deze volledige implementatie visueel te beheren en niet vast te lopen in de terminal, is het sterk aan te raden Portainer te installeren voor het beheren van uw Docker-containers . Deze tool biedt een webinterface waar u de status van services en actieve knooppunten kunt bekijken en containers kunt beheren met slechts een paar klikken, waardoor clusterbeheer veel intuïtiever wordt.
Geavanceerde trucs en connectiviteit
Als u zich in een omgeving bevindt met netwerkbeperkingen of -blokkades, kunt u een OpenVPN- tunnel op het masterknooppunt instellen. Hierdoor kan al het clusterverkeer via de VPN verbinding maken met internet, waardoor proxy's en firewalls worden omzeild. Om het verkeer tussen de Swarm-netwerken en uw lokale netwerk te beheren, kunt u tools zoals Firehol gebruiken om op een gebruiksvriendelijkere en eenvoudigere manier iptables-regels aan te maken.
Een ander cruciaal detail is de systeemtijd. Omdat Raspberry Pi's geen realtimeklok (RTC) hebben, verliezen ze de datum wanneer ze worden uitgeschakeld. Idealiter installeert u een fysieke RTC-module (zoals de DS3231) of configureert u een NTP-server op het lokale netwerk, zodat alle nodes gesynchroniseerd zijn. Dit is essentieel voor de correcte werking van de logboeken en beveiligingscertificaten.
Door een dergelijk ecosysteem op te zetten, kunt u een paar eenvoudige boards transformeren in een krachtig leermiddel waarmee u alles kunt implementeren, van webservers tot gedistribueerde computersystemen, en netwerkbeheer, tunnelbeveiliging en containerorkestratie kunt integreren in één gecontroleerde omgeving.
