kubernetes驱逐机制总结

发布时间 2023-11-05 10:28:57作者: 良凯尔

概述

k8s的驱逐机制是指在某些场景下,如node节点notReady、node节点压力较大等,将pod从某个node节点驱逐掉,让pod的上层控制器重新创建出新的pod来重新调度到其他node节点。这里也将kube-scheduler的抢占调度纳入到了驱逐的讨论范围内,因为当调度高优先级的pod时发现资源不足,会驱逐掉node节点上原有的低优先级的pod。

根据发起驱逐的组件,驱逐可以分为3类:
(1)由kubelet发起的驱逐:节点压力驱逐;kubelet周期性检查自身节点资源压力,当节点压力较大时,会驱逐自身node节点上的pod,以回收资源,降低节点资源压力;

(2)由kube-controller-manager发起的驱逐:当开启了污点驱逐时,node上有NoExecute污点后,立马驱逐不能容忍污点的pod,对于能容忍该污点的pod,则等待pod上配置的污点容忍时间里的最小值后,pod会被驱逐;当未开启污点驱逐时,node的ready Condition值为false或unknown且已经持续了一段时间(通过kcm启动参数--pod-eviction-timeout配置,默认5分钟)后,对该node上的pod做驱逐操作;

(3)由kube-scheduler发起的驱逐:抢占调度驱逐;当一个高优先级的pod调度失败后,kube-scheduler会驱逐走(删除)某个Node 上的一些低优先级的pod,这样一来就可以保证高优先级pod的调度。

1.kubelet发起的驱逐

kubelet发起的驱逐为kubelet节点压力驱逐;

kubelet监控集群节点的 CPU、内存、磁盘空间和文件系统的inode 等资源,根据kubelet启动参数中的驱逐策略配置,当这些资源中的一个或者多个达到特定的消耗水平,kubelet 可以主动地驱逐节点上一个或者多个pod,以回收资源,降低节点资源压力。

驱逐信号

节点上的memory、nodefs、pid等资源都有驱逐信号,kubelet通过将驱逐信号与驱逐策略进行比较来做出驱逐决定;

驱逐策略

kubelet节点压力驱逐包括了两种,软驱逐和硬驱逐;

软驱逐

软驱逐机制表示,当node节点的memory、nodefs等资源达到一定的阈值后,需要持续观察一段时间(宽限期),如果期间该资源又恢复到低于阈值,则不进行pod的驱逐,若高于阈值持续了一段时间(宽限期),则触发pod的驱逐。

硬驱逐

硬驱逐策略没有宽限期,当达到硬驱逐条件时,kubelet会立即触发pod的驱逐,而不是优雅终止。

pod驱逐流程

(1)根据kubelet启动参数配置,获取驱逐策略配置;
(2)从cAdvisor、CRIRuntimes获取各种统计信息,如节点上各个资源的总量以及使用量情况、容器的资源声明及使用量情况等;
(3)比对驱逐策略配置以及上述的各种资源统计信息,筛选出会触发驱逐的驱逐信号;
(4)将上面筛选出来的驱逐信号做排序,将内存驱逐信号排在所有其他信号之前,并从排序后的结果中取出第一个驱逐信号;
(5)主动尝试回收fs、inode资源,如果回收的资源足够,则直接return,不需要往下执行驱逐pod的逻辑;
(6)根据最终筛选出来的那一个驱逐信号,使用对应的排序函数给pod列表进行排序;
(7)遍历排序后的pod列表,尝试驱逐pod;

几个注意点:
(1)每次的驱逐流程,最多只驱逐一个pod;
(2)一次驱逐流程完成后,如果本次流程有驱逐pod,则马上继续循环执行pod驱逐流程,如果本次驱逐流程没有驱逐pod,则等待10s后再循环执行pod驱逐流程;
(3)驱逐pod,只是将pod.status.phase值更新为Failed,并附上驱逐reason:Evicted以及触发驱逐的详细信息,不会删除pod;而pod.status.phase值被更新为Failed后,replicaset controller会再次创建出新的pod调用到其他节点上,达到驱逐pod的效果;

2.kube-controller-manager发起的驱逐

kube-controller-manager驱逐主要依靠NodeLifecycleController以及其中的TaintManager

kube-controller-manager驱逐分类

(1)开启了污点驱逐:node上有NoExecute污点后,立马驱逐不能容忍污点的pod,对于能容忍该污点的pod,则等待pod上配置的污点容忍时间里的最小值后,pod会被驱逐;

(2)未开启污点驱逐:当node的ready Condition值为false或unknown且已经持续了一段时间(通过kcm启动参数--pod-eviction-timeout配置,默认5分钟)时,对该node上的pod做驱逐操作;

NodeLifecycleController

NodeLifecycleController主要负责以下工作:
(1)定期检查node的心跳上报,某个node间隔一定时间都没有心跳上报时,更新node的ready condition值为false或unknown,开启了污点驱逐的情况下,给该node添加NoExecute的污点;
(2)未开启污点驱逐时的pod驱逐工作;
(3)根据kcm启动参数配置,决定是否启动TaintManager

TaintManager

TaintManager负责pod的污点驱逐工作,当node上有NoExecute污点后,立马驱逐不能容忍污点的pod,对于能容忍该污点的pod,则等待pod上配置的污点容忍时间里的最小值后,pod会被驱逐;

3.kube-scheduler发起的驱逐

kube-scheduler发起的驱逐为抢占调度驱逐;

当一个高优先级的pod调度失败后,kube-scheduler会驱逐走(删除)某个Node 上的一些低优先级的pod,这样一来就可以保证高优先级pod的调度。

关于pod优先级,具体请参考:https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/scheduling-eviction/pod-priority-preemption/

抢占发生的原因,一定是一个高优先级的pod调度失败。

kube-scheduler抢占调度功能可通过配置控制是否开启。

kube-scheduler抢占调度驱逐流程

优先级和抢占机制,解决的是 Pod 调度失败时该怎么办的问题。

正常情况下,当一个 pod 调度失败后,就会被暂时 “搁置” 处于 pending 状态,直到 pod 被更新或者集群状态发生变化,调度器才会对这个 pod 进行重新调度。

但是有的时候,我们希望给pod分等级,即分优先级。当一个高优先级的 Pod 调度失败后,该 Pod 并不会被“搁置”,而是会“挤走”某个 Node 上的一些低优先级的 Pod,这样一来就可以保证高优先级 Pod 会优先调度成功。

关于pod优先级,具体请参考:https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/scheduling-eviction/pod-priority-preemption/

抢占发生的原因,一定是一个高优先级的 pod 调度失败,我们称这个 pod 为“抢占者”,称被抢占的 pod 为“牺牲者”(victims)。

抢占调度驱逐的核心处理流程

下方处理流程图展示了kube-scheduler抢占调度驱逐的核心处理步骤,在开始抢占逻辑处理之前,会先进行抢占调度功能是否开启的判断。

k8s驱逐机制详细分析

https://www.cnblogs.com/lianngkyle/tag/k8s驱逐/

原理分析目录

(1)k8s QoS与pod驱逐;
(2)kubelet节点压力驱逐分析;
(3)kube-scheduler抢占调度驱逐分析;
(4)kube-controller-manager驱逐分析;

源码分析目录

(1)kubelet节点压力驱逐-eviction manager源码分析;
(2)kube-scheduler抢占调度源码分析;
(3)kube-controller-manager驱逐源码分析;
(4)kube-controller-manager TaintManager源码分析;