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PRF:20170820 Your Serverless Raspberry Pi cluster with Docker.md

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@haoqixu
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translated/tech/20170820 Your Serverless Raspberry Pi cluster with Docker.md
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@ -1,88 +1,82 @@
使用 Docker 构建你的 Serverless 树莓派集群 使用 Docker 构建你的 Serverless 树莓派集群
============================================================ ============================================================
这篇博文将向你展示如何使用 Docker 和 [OpenFaaS][33] 框架构建你自己的 Serverless 树莓派集群。大家常常问我能用他们的集群来做些什么？而这个应用完美匹配卡片尺寸的设备——只需添加更多的树莓派就能获取更强的计算能力。
这篇博文将向你展示如何使用 Docker 和 [OpenFaaS][33] 框架构建你自己的 Serverless 树莓派集群。大家常常问我他们能用他们的集群来做些什么？这个应用完美匹配卡片尺寸的设备——只需添加更多的树莓派就能获取更强的计算能力。 > “Serverless” （无服务器）是事件驱动架构的一种设计模式，与“桥接模式”、“外观模式”、“工厂模式”和“云”这些名词一样，都是一种抽象概念。
> “Serverless” 是事件驱动架构的一种设计模式，与“桥接模式”、“外观模式”、“工厂模式”和“云”这些名词一样，都是一种抽象概念。 ![](https://blog.alexellis.io/content/images/2017/08/IMG_20170525_204840_crop.jpg)
_图片：3 个 Raspberry Pi Zero_
这是我在本文中描述的集群，用黄铜支架分隔每个设备。 这是我在本文中描述的集群，用黄铜支架分隔每个设备。
### Serverless 是什么？它为何重要？ ### Serverless 是什么？它为何重要？
行业对于“serverless”这个术语的含义有几种解释。在这篇博文中，我们就把它理解为一种事件驱动的架构模式，它能让你用自己喜欢的任何语言编写轻量可复用的功能。[更多关于 Serverless 的资料][22]。 行业对于 “serverless” 这个术语的含义有几种解释。在这篇博文中，我们就把它理解为一种事件驱动的架构模式，它能让你用自己喜欢的任何语言编写轻量可复用的功能。[更多关于 Serverless 的资料][22]。
![](https://blog.alexellis.io/content/images/2017/08/evolution.png) ![](https://blog.alexellis.io/content/images/2017/08/evolution.png)
_Serverless 架构也引出了“功能即服务服务”模式，简称 FaaS_
_Serverless 架构也引出了“功能即服务服务”模式，简称 FaaS_
Serverless 的“功能”可以做任何事，但通常用于处理给定的输入——例如来自 GitHub、Twitter、PayPal、Slack、Jenkins CI pipeline 的事件；或者以树莓派为例，处理像红外运动传感器、激光绊网、温度计等真实世界的传感器的输入。 Serverless 的“功能”可以做任何事，但通常用于处理给定的输入——例如来自 GitHub、Twitter、PayPal、Slack、Jenkins CI pipeline 的事件；或者以树莓派为例，处理像红外运动传感器、激光绊网、温度计等真实世界的传感器的输入。
![](https://www.raspberrypi.org/learning/parent-detector/images/pir_wiring.png) ![](https://www.raspberrypi.org/learning/parent-detector/images/pir_wiring.png)
Serverless 功能能够更好地结合第三方的后端服务，使系统整体的能力大于各部分之和。 Serverless 功能能够更好地结合第三方的后端服务，使系统整体的能力大于各部分之和。
了解更多背景信息，可以阅读我最近一偏博文：[功能即服务（FaaS）简介][34]。
了解更多背景信息，可以阅读我最近一偏博文：[Introducing Functions as a Service (FaaS)][34]。
### 概述 ### 概述
我们将使用 [OpenFaaS][35]， 它能够让主机或者集群作为支撑 Serverless 功能运行的后端。任何能够使用 Docker 部署的可执行二进制文件、脚本或者编程语言都能在 [OpenFaaS][36] 上运作，你可以根据速度和伸缩性选择部署的规模。另一个优点是，它还内建了用户界面和监控系统。 我们将使用 [OpenFaaS][35]，它能够让主机或者集群作为支撑 Serverless 功能运行的后端。任何能够使用 Docker 部署的可执行二进制文件、脚本或者编程语言都能在 [OpenFaaS][36] 上运作，你可以根据速度和伸缩性选择部署的规模。另一个优点是，它还内建了用户界面和监控系统。
这是我们要执行的步骤： 这是我们要执行的步骤：
* 在一个或多个主机上配置 Docker （树莓派 2 或者 3）； * 在一个或多个主机上配置 Docker （树莓派 2 或者 3）；
* 利用 Docker Swarm 将它们连接； * 利用 Docker Swarm 将它们连接；
* 部署 [OpenFaaS][23]； * 部署 [OpenFaaS][23]；
* 使用 Python 编写我们的第一个功能。 * 使用 Python 编写我们的第一个功能。
### Docker Swarm ### Docker Swarm
Docker 是一项打包和部署应用的技术，支持集群上运行，有着安全的默认设置，而且在搭建集群时只需要一条命令。OpenFaaS 使用 Docker 和 Swarm 在你的可用树莓派上传递你的 Serverless 功能。 Docker 是一项打包和部署应用的技术，支持集群上运行，有着安全的默认设置，而且在搭建集群时只需要一条命令。OpenFaaS 使用 Docker 和 Swarm 在你的可用树莓派上传递你的 Serverless 功能。
![](https://blog.alexellis.io/content/images/2017/08/IMG_20170525_204840_crop.jpg)
_图片：3 个 Raspberry Pi Zero_
我推荐你在这个项目中使用带树莓派 2 或者 3，以太网交换机和[强大的 USB 多端口电源适配器][37]。 我推荐你在这个项目中使用带树莓派 2 或者 3，以太网交换机和[强大的 USB 多端口电源适配器][37]。
### 准备 Raspbian ### 准备 Raspbian
把 [Raspbian Jessie Lite][38] 写入 SD 卡（8GB 容量就正常工作了，但还是推荐使用 16GB 的 SD 卡）。 把 [Raspbian Jessie Lite][38] 写入 SD 卡（8GB 容量就正常工作了，但还是推荐使用 16GB 的 SD 卡）。
_注意：不要下载成 Raspbian Stretch 了_ _注意：不要下载成 Raspbian Stretch 了_
> 社区在努力让 Docker 支持 Raspbian Stretch，但是还未能做到完美运行。请从[树莓派基金会网站][24]下载 Jessie Lite 镜像。 > 社区在努力让 Docker 支持 Raspbian Stretch，但是还未能做到完美运行。请从[树莓派基金会网站][24]下载 Jessie Lite 镜像。
我推荐使用 [Etcher.io][39] 烧写镜像。 我推荐使用 [Etcher.io][39] 烧写镜像。
> 在引导树莓派之前，你需要在引导分区创建名为“ssh”的空白文件。这样才能允许远程登录。 > 在引导树莓派之前，你需要在引导分区创建名为 `ssh` 的空白文件。这样才能允许远程登录。
* 接通电源，然后修改主机名 #### 接通电源，然后修改主机名
现在启动树莓派的电源并且使用`ssh`连接： 现在启动树莓派的电源并且使用 `ssh` 连接：
``` ```
$ ssh pi@raspberrypi.local $ ssh pi@raspberrypi.local
``` ```
> 默认密码是`raspberry` > 默认密码是 `raspberry`
使用 `raspi-config` 工具把主机名改为 `swarm-1` 或者类似的名字，然后重启。 使用 `raspi-config` 工具把主机名改为 `swarm-1` 或者类似的名字，然后重启。
当你到了这一步，你还可以把划分给 GPU （显卡）的内存设置为 16MB。 当你到了这一步，你还可以把划分给 GPU （显卡）的内存设置为 16MB。
* 现在安装 Docker #### 现在安装 Docker
我们可以使用通用脚本来安装： 我们可以使用通用脚本来安装：
``` ```
$ curl -sSL https://get.docker.com | sh $ curl -sSL https://get.docker.com | sh
``` ```
> 这个安装方式在将来可能会发生变化。如上文所说，你的系统需要是 Jessie，这样才能得到一个确定的配置。 > 这个安装方式在将来可能会发生变化。如上文所说，你的系统需要是 Jessie，这样才能得到一个确定的配置。
@ -92,23 +86,21 @@ $ curl -sSL https://get.docker.com | sh
``` ```
WARNING: raspbian is no longer updated @ https://get.docker.com/ WARNING: raspbian is no longer updated @ https://get.docker.com/
Installing the legacy docker-engine package... Installing the legacy docker-engine package...
``` ```
之后，用下面这个命令确保你的用户帐号可以访问 Docker 客户端： 之后，用下面这个命令确保你的用户帐号可以访问 Docker 客户端：
``` ```
$ usermod pi -aG docker $ usermod pi -aG docker
``` ```
> 如果你的用户名不是 `pi`，那就把它替换成你的用户名。 > 如果你的用户名不是 `pi`，那就把它替换成你的用户名。
* 修改默认密码 #### 修改默认密码
输入 `$sudo passwd pi`，然后设置一个新密码，请不要跳过这一步！ 输入 `$sudo passwd pi`，然后设置一个新密码，请不要跳过这一步！
* 重复以上步骤 #### 重复以上步骤
现在为其它的树莓派重复上述步骤。 现在为其它的树莓派重复上述步骤。
@ -128,9 +120,9 @@ To add a worker to this swarm, run the following command:
``` ```
你会看到它显示了一个口令，以及其它结点加入集群的命令。接下来使用 `ssh` 登录每个树莓派，运行这个加入集群的命令。 你会看到它显示了一个口令，以及其它节点加入集群的命令。接下来使用 `ssh` 登录每个树莓派，运行这个加入集群的命令。
等待连接完成后，在第一个树莓派上查看集群的结点： 等待连接完成后，在第一个树莓派上查看集群的节点：
``` ```
$ docker node ls $ docker node ls
@ -143,15 +135,15 @@ y2p089bs174vmrlx30gc77h4o swarm4 Ready Active
恭喜你！你现在拥有一个树莓派集群了！ 恭喜你！你现在拥有一个树莓派集群了！
* _更多关于集群的内容_ #### 更多关于集群的内容
你可以看到三个结点启动运行。这时只有一个结点是集群管理者。如果我们的管理结点_死机_了，集群就进入了不可修复的状态。我们可以通过添加冗余的管理结点解决这个问题。而且它们依然会运行工作负载，除非你明确设置了让你的服务只运作在工作结点上。 你可以看到三个节点启动运行。这时只有一个节点是集群管理者。如果我们的管理节点_死机_了，集群就进入了不可修复的状态。我们可以通过添加冗余的管理节点解决这个问题。而且它们依然会运行工作负载，除非你明确设置了让你的服务只运作在工作节点上。
要把一个工作结点升级为管理结点，只需要在其中一个管理结点上运行 `docker node promote <node_name>` 命令。 要把一个工作节点升级为管理节点，只需要在其中一个管理节点上运行 `docker node promote <node_name>` 命令。
> 注意： Swarm 命令，例如 `docker service ls` 或者 `docker node ls` 只能在管理结点上运行。 > 注意： Swarm 命令，例如 `docker service ls` 或者 `docker node ls` 只能在管理节点上运行。
想深入了解管理结点与工作结点如何保持一致性，可以查阅 [Docker Swarm 管理指南][40]。 想深入了解管理节点与工作节点如何保持一致性，可以查阅 [Docker Swarm 管理指南][40]。
### OpenFaaS ### OpenFaaS
@ -159,9 +151,9 @@ y2p089bs174vmrlx30gc77h4o swarm4 Ready Active
![](https://blog.alexellis.io/content/images/2017/08/faas_side.png) ![](https://blog.alexellis.io/content/images/2017/08/faas_side.png)
> 如果你支持 [OpenFaaS][41]，希望你能 **start** [OpenFaaS][25] 的 GitHub 仓库。 > 如果你支持 [OpenFaaS][41]，希望你能 **星标** [OpenFaaS][25] 的 GitHub 仓库。
登录你的第一个树莓派（你运行 `docker swarm init` 的结点），然后部署这个项目： 登录你的第一个树莓派（你运行 `docker swarm init` 的节点），然后部署这个项目：
``` ```
$ git clone https://github.com/alexellis/faas/ $ git clone https://github.com/alexellis/faas/
@ -178,7 +170,7 @@ Creating service func_echoit
``` ```
你的其它树莓派会收到 Docer Swarm 的指令，开始从网上拉取这个 Docker 镜像，并且解压到 SD 卡上。这些工作会分布到各个结点上，所以没有哪个结点产生过高的负载。 你的其它树莓派会收到 Docer Swarm 的指令，开始从网上拉取这个 Docker 镜像，并且解压到 SD 卡上。这些工作会分布到各个节点上，所以没有哪个节点产生过高的负载。
这个过程会持续几分钟，你可以用下面指令查看它的完成状况： 这个过程会持续几分钟，你可以用下面指令查看它的完成状况：
@ -195,7 +187,7 @@ v9vsvx73pszz func_nodeinfo replicated 1/1
``` ```
我们希望看到每个服务都显示“1/1”。 我们希望看到每个服务都显示 “1/1”。
你可以根据服务名查看该服务被调度到哪个树莓派上： 你可以根据服务名查看该服务被调度到哪个树莓派上：
@ -203,7 +195,6 @@ v9vsvx73pszz func_nodeinfo replicated 1/1
$ docker service ps func_markdown $ docker service ps func_markdown
ID IMAGE NODE STATE ID IMAGE NODE STATE
func_markdown.1 functions/markdownrender:latest-armhf swarm4 Running func_markdown.1 functions/markdownrender:latest-armhf swarm4 Running
``` ```
状态一项应该显示 `Running`，如果它是 `Pending`，那么镜像可能还在下载中。 状态一项应该显示 `Running`，如果它是 `Pending`，那么镜像可能还在下载中。
@ -212,16 +203,15 @@ func_markdown.1 functions/markdownrender:latest-armhf swarm4 Running
``` ```
$ ifconfig $ ifconfig
``` ```
例如，如果你的 IP 地址是 192.168.0.100，那就访问 [http://192.168.0.100:8080][42]。 例如，如果你的 IP 地址是 192.168.0.100，那就访问 http://192.168.0.100:8080 。
这是你会看到 FaaS UI（也叫 API 网关）。这是你定义、测试、调用功能的地方。 这是你会看到 FaaS UI（也叫 API 网关）。这是你定义、测试、调用功能的地方。
点击名称为 func_markdown 的 Markdown 转换功能，输入一些 Markdown（这是 Wikipedia 用来组织内容的语言）文本。 点击名称为 “func_markdown” 的 Markdown 转换功能，输入一些 Markdown（这是 Wikipedia 用来组织内容的语言）文本。
然后点击 `invoke`。你会看到调用计数增加，屏幕下方显示功能调用的结果。 然后点击 “invoke”。你会看到调用计数增加，屏幕下方显示功能调用的结果。
![](https://blog.alexellis.io/content/images/2017/08/faas_rpi.png) ![](https://blog.alexellis.io/content/images/2017/08/faas_rpi.png)
@ -229,53 +219,48 @@ $ ifconfig
这一节的内容已经有相关的教程，但是我们需要几个步骤来配置树莓派。 这一节的内容已经有相关的教程，但是我们需要几个步骤来配置树莓派。
* 获取 FaaS-CLI： #### 获取 FaaS-CLI
``` ```
$ curl -sSL cli.openfaas.com | sudo sh $ curl -sSL cli.openfaas.com | sudo sh
armv7l armv7l
Getting package https://github.com/alexellis/faas-cli/releases/download/0.4.5-b/faas-cli-armhf Getting package https://github.com/alexellis/faas-cli/releases/download/0.4.5-b/faas-cli-armhf
``` ```
* 下载样例： #### 下载样例
``` ```
$ git clone https://github.com/alexellis/faas-cli $ git clone https://github.com/alexellis/faas-cli
$ cd faas-cli $ cd faas-cli
``` ```
* 为树莓派修补样例： #### 为树莓派修补样例模版
我们临时修改我们的模版，让它们能在树莓派上工作： 我们临时修改我们的模版，让它们能在树莓派上工作：
``` ```
$ cp template/node-armhf/Dockerfile template/node/ $ cp template/node-armhf/Dockerfile template/node/
$ cp template/python-armhf/Dockerfile template/python/ $ cp template/python-armhf/Dockerfile template/python/
``` ```
这么做是因为树莓派和我们平时关注的大多数计算机使用不一样的处理器架构。 这么做是因为树莓派和我们平时关注的大多数计算机使用不一样的处理器架构。
> 了解 Docker 在树莓派上的最新状况，请查阅： [5 Things you need to know][26] > 了解 Docker 在树莓派上的最新状况，请查阅： [你需要了解的五件事][26]。
现在你可以跟着下面为 PC，笔记本和云端所写的教程操作，但我们在树莓派上要先运行一些命令。 现在你可以跟着下面为 PC、笔记本和云端所写的教程操作，但我们在树莓派上要先运行一些命令。
* [使用 OpenFaaS 运行你的第一个 Serverless Python 功能][27] * [使用 OpenFaaS 运行你的第一个 Serverless Python 功能][27]
注意第 3 步： 注意第 3 步：
* 把你的功能放到先前从 GitHub 下载的 `faas-cli` 文件夹中，而不是 `~/functinos/hello-python` 里。 * 把你的功能放到先前从 GitHub 下载的 `faas-cli` 文件夹中，而不是 `~/functinos/hello-python` 里。
* 同时，在 `stack.yml` 文件中把 `localhost` 替换成第一个树莓派的 IP 地址。 * 同时，在 `stack.yml` 文件中把 `localhost` 替换成第一个树莓派的 IP 地址。
集群可能会花费几分钟把 Serverless 功能下载到相关的树莓派上。你可以用下面的命令查看你的服务，确保副本一项显示“1/1”： 集群可能会花费几分钟把 Serverless 功能下载到相关的树莓派上。你可以用下面的命令查看你的服务，确保副本一项显示 “1/1”：
``` ```
$ watch 'docker service ls' $ watch 'docker service ls'
pv27thj5lftz hello-python replicated 1/1 alexellis2/faas-hello-python-armhf:latest pv27thj5lftz hello-python replicated 1/1 alexellis2/faas-hello-python-armhf:latest
``` ```
**继续阅读教程：** [使用 OpenFaaS 运行你的第一个 Serverless Python 功能][43] **继续阅读教程：** [使用 OpenFaaS 运行你的第一个 Serverless Python 功能][43]
@ -286,7 +271,7 @@ pv27thj5lftz hello-python replicated 1/1
既然使用 Serverless，你也不想花时间监控你的功能。幸运的是，OpenFaaS 内建了 [Prometheus][45] 指标检测，这意味着你可以追踪每个功能的运行时长和调用频率。 既然使用 Serverless，你也不想花时间监控你的功能。幸运的是，OpenFaaS 内建了 [Prometheus][45] 指标检测，这意味着你可以追踪每个功能的运行时长和调用频率。
_指标驱动自动伸缩_ #### 指标驱动自动伸缩
如果你给一个功能生成足够的负载，OpenFaaS 将自动扩展你的功能；当需求消失时，你又会回到单一副本的状态。 如果你给一个功能生成足够的负载，OpenFaaS 将自动扩展你的功能；当需求消失时，你又会回到单一副本的状态。
@ -298,31 +283,27 @@ pv27thj5lftz hello-python replicated 1/1
``` ```
http://192.168.0.25:9090/graph?g0.range_input=15m&g0.stacked=1&g0.expr=rate(gateway_function_invocation_total%5B20s%5D)&g0.tab=0&g1.range_input=1h&g1.expr=gateway_service_count&g1.tab=0 http://192.168.0.25:9090/graph?g0.range_input=15m&g0.stacked=1&g0.expr=rate(gateway_function_invocation_total%5B20s%5D)&g0.tab=0&g1.range_input=1h&g1.expr=gateway_service_count&g1.tab=0
``` ```
这些请求使用 PromQL（Prometheus 请求语言）编写。第一个请求返回功能调用的频率： 这些请求使用 PromQL（Prometheus 请求语言）编写。第一个请求返回功能调用的频率：
``` ```
rate(gateway_function_invocation_total[20s]) rate(gateway_function_invocation_total[20s])
``` ```
第二个请求显示每个功能的副本数量，最开始应该是每个功能只有一个副本。 第二个请求显示每个功能的副本数量，最开始应该是每个功能只有一个副本。
``` ```
gateway_service_count gateway_service_count
``` ```
如果你想触发自动扩展，你可以在树莓派上尝试下面指令： 如果你想触发自动扩展，你可以在树莓派上尝试下面指令：
``` ```
$ while [ true ]; do curl -4 localhost:8080/function/func_echoit --data "hello world" ; done $ while [ true ]; do curl -4 localhost:8080/function/func_echoit --data "hello world" ; done
``` ```
查看 Prometheus 的“alerts”页面，可以知道你是否产生足够的负载来触发自动扩展。如果没有，你可以尝试在多个终端同时运行上面的指令。 查看 Prometheus 的 “alerts” 页面，可以知道你是否产生足够的负载来触发自动扩展。如果没有，你可以尝试在多个终端同时运行上面的指令。
![](https://blog.alexellis.io/content/images/2017/08/alerts.png) ![](https://blog.alexellis.io/content/images/2017/08/alerts.png)
@ -332,41 +313,33 @@ $ while [ true ]; do curl -4 localhost:8080/function/func_echoit --data "hello w
我们现在配置好了 Docker、Swarm， 并且让 OpenFaaS 运行代码，把树莓派像大型计算机一样使用。 我们现在配置好了 Docker、Swarm， 并且让 OpenFaaS 运行代码，把树莓派像大型计算机一样使用。
> 希望大家支持这个项目，**Star** [FaaS 的 GitHub 仓库][28]。 > 希望大家支持这个项目，**星标** [FaaS 的 GitHub 仓库][28]。
你是如何搭建好了自己的 Docker Swarm 集群并且运行 OpenFaaS 的呢？在 Twitter [@alexellisuk][46] 上分享你的照片或推文吧。 你是如何搭建好了自己的 Docker Swarm 集群并且运行 OpenFaaS 的呢？在 Twitter [@alexellisuk][46] 上分享你的照片或推文吧。
**观看我在 Dockercon 上关于 OpenFaaS 的视频** **观看我在 Dockercon 上关于 OpenFaaS 的视频**
我在 [Austin 的 Dockercon][47] 上展示了 OpenFaaS。——观看介绍和互动例子的视频： 我在 [Austin 的 Dockercon][47] 上展示了 OpenFaaS。——观看介绍和互动例子的视频： https://www.youtube.com/embed/-h2VTE9WnZs
** 此处有iframe,请手动处理 **
有问题？在下面的评论中提出，或者给我发邮件，邀请我进入你和志同道合者讨论树莓派、Docker、Serverless 的 Slack channel。 有问题？在下面的评论中提出，或者给我发邮件，邀请我进入你和志同道合者讨论树莓派、Docker、Serverless 的 Slack channel。
**想要学习更多关于树莓派上运行 Docker 的内容？** **想要学习更多关于树莓派上运行 Docker 的内容？**
我建议从 [5 Things you need to know][48] 开始，它包含了安全性、树莓派和普通 PC 间微妙差别等话题。 我建议从 [你需要了解的五件事][48] 开始，它包含了安全性、树莓派和普通 PC 间微妙差别等话题。
* [Dockercon tips: Docker & Raspberry Pi][18] * [Dockercon tips: Docker & Raspberry Pi][18]
* [Control GPIO with Docker Swarm][19] * [Control GPIO with Docker Swarm][19]
* [Is that a Docker Engine in your pocket??][20] * [Is that a Docker Engine in your pocket??][20]
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作者：[Alex Ellis ][a] 作者：[Alex Ellis][a]
译者：[haoqixu](https://github.com/haoqixu) 译者：[haoqixu](https://github.com/haoqixu)
校对：[校对者ID](https://github.com/校对者ID) 校对：[wxy](https://github.com/wxy)
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