简述Kubernetes如何进行优雅的节点关机维护?

八股文_Kubernetes 0 62

参考回答

在 Kubernetes 中，优雅的节点关机维护是指在维护操作时，确保节点上的应用和服务能够平稳地停机，避免中断，并确保系统的高可用性。Kubernetes 提供了一些机制来帮助管理员在执行节点关机时确保负载不会中断，达到零停机的效果。

优雅的节点关机维护流程包括以下步骤：

1. 标记节点为不可调度（cordon）

通过将节点标记为 不可调度（cordon），Kubernetes 会防止新的 Pod 被调度到该节点。这样可以确保没有新的负载进入该节点，避免新的 Pod 在节点关机过程中受到影响。
```
kubectl cordon <node-name>
```

2. 驱逐节点上的 Pod（drain）

Drain 命令会驱逐节点上的所有 Pod，并将其重新调度到其他可用的节点。这个过程会尊重 Pod 的 PodDisruptionBudgets（PDB）设置，避免影响关键业务的 Pod。
驱逐 Pod 时，Kubernetes 会首先确保这些 Pod 能够在其他节点上成功运行（通过调度器将它们调度到其他节点），然后再停止这些 Pod。
```
kubectl drain <node-name> --ignore-daemonsets --delete-local-data
```
--ignore-daemonsets：表示忽略 DaemonSet 管理的 Pod，因为 DaemonSet 会在每个节点上运行 Pod，并且这些 Pod 不应该被自动删除。
--delete-local-data：表示删除本地存储的数据。如果 Pod 使用了本地卷，且没有设置持久化存储，使用该选项可以删除数据。

3. 执行节点维护操作

完成节点的 cordon 和 drain 操作后，节点上的 Pod 将被安全地调度到其他节点上，节点本身就可以执行维护操作（如关机、硬件维护等）。
此时节点会变为不可调度，Pod 不会再在此节点上运行。

4. 维护完成后解封节点（uncordon）

在节点维护完成并且准备好重新接收调度时，管理员需要将节点标记为可调度（uncordon）。这将使得 Kubernetes 重新调度 Pod 到该节点。
```
kubectl uncordon <node-name>
```

5. 检查 Pod 是否恢复正常

在节点解封后，管理员可以检查 Pod 是否成功调度并恢复运行。可以通过以下命令查看 Pod 状态：
```
kubectl get pods --all-namespaces -o wide
```

详细讲解与拓展

1. Cordon 和 Drain 的差异

Cordon：将节点标记为不可调度，这意味着新的 Pod 不会被调度到该节点，但是已经运行的 Pod 不会立即受到影响。Cordon 主要用于防止新的负载进入节点，通常在维护之前执行。
示例：
```
kubectl cordon <node-name>
```
Drain：不仅会将节点标记为不可调度，还会驱逐节点上的 Pod。Kubernetes 会尝试将这些 Pod 调度到其他健康的节点，并确保这些 Pod 在被删除前能够正常运行。这对于执行节点关机操作或进行维护是非常重要的。
示例：
```
kubectl drain <node-name> --ignore-daemonsets --delete-local-data
```

2. PodDisruptionBudget（PDB）

PodDisruptionBudget 是 Kubernetes 中用来确保在维护过程中不会过多地影响应用程序的可用性的策略。它定义了允许在维护过程中被驱逐的最大 Pod 数量。
例如，如果你有一个运行在多个副本的应用，并且希望在进行节点维护时保证至少 3 个 Pod 在任何时候都在运行，可以创建一个 PDB 来限制可以被驱逐的 Pod 数量。

示例：

apiVersion: policy/v1
kind: PodDisruptionBudget
metadata:
  name: my-app-pdb
spec:
  minAvailable: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: my-app

这个设置确保即使在执行 kubectl drain 操作时，最多只会有 2 个 Pod 被驱逐，确保至少 3 个 Pod 保持可用。

3. DaemonSets 和 Maintenance

DaemonSet 管理的 Pod 是运行在每个节点上的，因此在节点维护时，DaemonSet 的 Pod 不会被自动驱逐。你需要手动处理这些 Pod 的停机或迁移问题。
忽略 DaemonSets：在执行 kubectl drain 时，使用 --ignore-daemonsets 参数，避免驱逐这些 Pod。DaemonSet 管理的 Pod 通常在节点恢复时会自动重新启动，因此它们在节点关机时不会受到影响。

4. 本地数据的处理

如果 Pod 使用了本地卷（比如 hostPath 或 emptyDir 卷），执行 kubectl drain 时需要考虑这些数据。如果没有配置持久化存储，--delete-local-data 参数会导致数据丢失。
在涉及本地存储的情况下，可以选择使用分布式存储（如 PVC + PV）来确保数据在节点维护期间不会丢失。

5. 使用自动化工具

Kubernetes 还提供了一些工具和平台，帮助管理节点维护操作。例如，使用 Cluster Autoscaler 自动扩展节点，或者使用 Kured（Kubernetes Reboot Daemon）自动重启节点并执行优雅关机。
这些工具可以帮助简化节点维护过程，确保操作的高效和安全。

总结

Kubernetes 提供了通过 cordon 和 drain 命令来实现优雅的节点关机维护，确保在节点进行维护操作时，Pod 能够被安全地迁移到其他节点，不会影响集群的可用性。在执行维护操作时，管理员应当标记节点为不可调度，驱逐节点上的 Pod，等待节点维护完成后再解封节点并恢复调度。结合 PodDisruptionBudget、DaemonSets 和本地存储的管理，Kubernetes 为节点维护提供了全面的解决方案。