Kubernetes高级进阶之Node自动扩容/缩容

                   Kubernetes高级进阶之Node自动扩容/缩容

目录：
1、Cluster AutoScaler云厂商扩容/缩容
2、Ansible一键自动扩容Node

1、Cluster AutoScaler
扩容：Cluster AutoScaler 定期检测是否有充足的资源来调度新创建的 Pod，当资源不足时会调用 Cloud Provider 创建新的 Node。
工作流程：定期检查集群中的资源是否充足的，如果发现集群资源不够pod就会出现pending的状态，会等待资源的一个就绪，如果没有新的资源没有释放出来，它会一直等待，部署的服务就不会提供服务，此时autoscaler会检测到一个资源的利用率的情况，是不是存在资源的一个紧缺，存在的话会调用云供应商provider来创建新的node

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缩容：Cluster AutoScaler 也会定期监测 Node 的资源使用情况，当一个 Node 长时间资源利用率都很低时（低于 50%）长时间利用率比较低的资源下线，来进行判断，自动将其所在虚拟机从云服务商中删除。此时，将原来上面的pod驱逐掉，调度到其他节点上提供服务。

支持的云提供商：
要是使用它们云厂商的就可以使用它们的的组件解决去用，一般他们都对接完成了。
• 阿里云：https://github.com/kubernetes/autoscaler/blob/master/cluster-autoscaler/cloudprovider/alicloud/README.md
• AWS： https://github.com/kubernetes/autoscaler/blob/master/cluster-autoscaler/cloudprovider/aws/README.md
• Azure： https://github.com/kubernetes/autoscaler/blob/master/cluster-autoscaler/cloudprovider/azure/README.md

小结：
弹性伸缩主要解决的问题是容量规划与实际负载的矛盾，就是我这批机器中，其中负载高了，能不能让这批服务器快速的扩容，主要是解决这么一个问题，考验的就是快速的扩容和缩容。
就是传统的这种弹性伸缩放到k8s中，仔细想想会遇到两种问题

1、 机器规格不统一造成机器利用率百分比的碎片化
在k8s集群中不是所有机器都是一样的，我们也没必要都是一样，其实k8s已经帮我们做好资源的管理了，这些cpu，内存都会作为一个整体放在资源池中去调度，对于缩容和扩容的情况下，特别是缩容，机器规格的不统一，缩容时可能缩容一些小规格的机器，那么很有可能你缩容之后其实没有太多的效果，可能你大机器还没有去缩容，导致你效果还不是很明显，如果大规格机器缩容的话，可能会让你资源的一个争抢，可能你资源的冗余不是很多了。

2、 机器利用率不单纯依靠宿主机计算
当你没做容器之前，做一个服务器的资源的规划，内存和CPU去申请就完事了，那么在那种情况下做一些缩容扩容也比较简单，比如扩容你看你的服务器的资源是不是到达80%，90%，然后申请新的机器就好了，缩容也是如此，看一下资源空闲的整体资源利用率比较低，减少几台还是很容易的，但是到k8s的场景中呢，其实我们在上面部署的一些应用，没必要太注意服务器底层的资源了，不关心我机器的配置利用率多少，它关心的是，我申请的资源，我部署的应用你能不能给足我就行了，在k8s中容量规划是根据request和limit这两个值，request其实就是在k8s中的一个配额，你部署一个应用，申请的资源都是通过request去定义的，所以在k8s中就多了一个维度，request与宿主机的资源利用率，所以在做缩容扩容的时候要考虑到这一点，也就是不能根据你当前的节点去分配了，因为你申请部署request的这个配额它即使不用，你也不能说把它去掉，所以要考虑整体request的一个整体资源的利用率，并且在这个资源利用率之上保持一定的冗余。

2.2 Ansible扩容Node
第三种就是我们人工干预的去进行扩容缩容了，这是普遍自建采用的一种手段

1.  触发新增Node，要知道要不要去增加一个节点。
2.  调用Ansible脚本部署组件，怎么去准备好这个节点，这台新机器有没有准备好，有没有部署这些组件。
3.  检查服务是否可用，新加入的组件查看是否是正常的
4.  调用API将新Node加入集群或者启用Node自动加入
5.  观察新Node状态，进行监控，对于新节点观察，运行的日志，资源状态。
6.  完成Node扩容，接收新Pod

模拟扩容node节点，由于我的资源过多，导致无法分配，出现pending的状态

[root@k8s-master1 ~]# kubectl run web --image=nginx --replicas=6 --requests="cpu=1,memory=256Mi"
[root@k8s-master1 ~]# kubectl get pod
NAME                  READY   STATUS    RESTARTS   AGE
web-944cddf48-6qhcl   1/1     Running   0          15m
web-944cddf48-7ldsv   1/1     Running   0          15m
web-944cddf48-7nv9p   0/1     Pending   0          2s
web-944cddf48-b299n   1/1     Running   0          15m
web-944cddf48-nsxgg   0/1     Pending   0          15m
web-944cddf48-pl4zt   1/1     Running   0          15m
web-944cddf48-t8fqt   1/1     Running   0          15m

现在的状态就是pod由于资源池不够，无法分配资源到当前的节点上了，所以现在我们需要对我们的node节点进行扩容

[newnode]
10.4.7.22 node_name=k8s-node3
[root@ansible ansible-install-k8s-master]# ansible-playbook -i hosts add-node.yml -uroot -k

查看已经收到加入node的请求，并运行通过

[root@k8s-master1 ~]# kubectl get csr
NAME                                                   AGE   REQUESTOR           CONDITION
node-csr-0i7BzFaf8NyG_cdx_hqDmWg8nd4FHQOqIxKa45x3BJU   45m   kubelet-bootstrap   Approved,Issued

查看node节点状态

[root@k8s-master1 ~]# kubectl get node
NAME          STATUS   ROLES    AGE     VERSION
k8s-master1   Ready       7d      v1.16.0
k8s-node1     Ready       7d      v1.16.0
k8s-node2     Ready       7d      v1.16.0
k8s-node3     Ready       2m52s   v1.16.0

查看资源状态的分配的总体利用率
[root@k8s-master1 ~]# kubectl describe node k8s-node1

缩容Node节点
缩容的话，就是驱逐这个节点上的pod，对业务和集群可能都会受一些影响

如果想从kubernetes集群中删除节点，正确流程
1、  获取节点列表
Kubectl get node
2、  设置不可调度
Kubectl cordon $node_name
3、  驱逐节点上额pod
Kubectl drain $node_name –I gnore-daemonsets
4、  移除节点
该节点上已经没有任何资源了，可以直接移除节点：
Kubectl delete node $node_node
这样，我们平滑移除了一个k8s节点

首先要了解到整个集群哪个节点要删除，这个人工干预的话，是要先确定好，哪个值得去缩容删除的，那肯定是资源利用率低，上面跑的资源最少最有优先缩容的节点。
然后设置不可调度，因为随时有可能新的pod去调度上面去，防止新的pod调度过来，这个有kubectl –help的相关命令

  cordon         标记 node 为 unschedulable
[root@k8s-master1 ~]# kubectl cordon k8s-node3
node/k8s-node3 cordoned

这里会给不可调度的node打个标记

[root@k8s-master1 ~]# kubectl get node
NAME          STATUS                     ROLES    AGE    VERSION

k8s-master1   Ready                         7d1h   v1.16.0
k8s-node1     Ready                         7d1h   v1.16.0
k8s-node2     Ready                         7d1h   v1.16.0
k8s-node3     Ready,SchedulingDisabled      45m    v1.16.0

现在这个阶段不会对现有的阶段的pod不会有任何影响
现在驱逐现在节点上已有的pod,所以现在要对这个node节点设置一定的维护期，这个也有相关命令
drain Drain node in preparation for maintenance

设置这个状态的话，它会将这个节点上的pod进行驱逐，会给你一个提示会告诉你现在的这个节点已经是不可调度状态了，现在在进行驱逐，这里报了一个错误daemonset的一个pod,因为我们部署的flanneld是使用daemonset去启动的，所以会出现这种情况，这个就可以直接忽略

[root@k8s-master1 ~]# kubectl drain k8s-node3
node/k8s-node3 already cordoned
error: unable to drain node "k8s-node3", aborting command...

There are pending nodes to be drained:
 k8s-node3
error: cannot delete DaemonSet-managed Pods (use --ignore-daemonsets to ignore): ingress-nginx/nginx-ingress-controller-qxhj7, kube-system/kube-flannel-ds-amd64-j9w5l

这个加后面的命令

[root@k8s-master1 ~]# kubectl drain k8s-node3 --ignore-daemonsets
node/k8s-node3 already cordoned
WARNING: ignoring DaemonSet-managed Pods: ingress-nginx/nginx-ingress-controller-qxhj7, kube-system/kube-flannel-ds-amd64-j9w5l
evicting pod "web-944cddf48-nsxgg"
evicting pod "web-944cddf48-7nv9p"
pod/web-944cddf48-nsxgg evicted
pod/web-944cddf48-7nv9p evicted
node/k8s-node3 evicted
[root@k8s-master1 ~]# kubectl get node
NAME          STATUS                     ROLES    AGE    VERSION
k8s-master1   Ready                         7d1h   v1.16.0
k8s-node1     Ready                         7d1h   v1.16.0
k8s-node2     Ready                         7d1h   v1.16.0
k8s-node3     Ready,SchedulingDisabled      53m    v1.16.0
[root@k8s-master1 ~]# kubectl get pod
NAME                  READY   STATUS    RESTARTS   AGE
web-944cddf48-6qhcl   1/1     Running   0          127m
web-944cddf48-7ldsv   1/1     Running   0          127m
web-944cddf48-b299n   1/1     Running   0          127m
web-944cddf48-cc6n5   0/1     Pending   0          38s
web-944cddf48-pl4zt   1/1     Running   0          127m
web-944cddf48-t8fqt   1/1     Running   0          127m
web-944cddf48-vl5hg   0/1     Pending   0          38s
[root@k8s-master1 ~]# kubectl get pod -o wide
NAME                  READY   STATUS    RESTARTS   AGE    IP           NODE          NOMINATED NODE   READINESS GATES
web-944cddf48-6qhcl   1/1     Running   0          127m   10.244.0.6   k8s-node2                
web-944cddf48-7ldsv   1/1     Running   0          127m   10.244.0.5   k8s-node2                
web-944cddf48-b299n   1/1     Running   0          127m   10.244.0.7   k8s-node2                
web-944cddf48-cc6n5   0/1     Pending   0          43s                              
web-944cddf48-pl4zt   1/1     Running   0          127m   10.244.2.2   k8s-master1              
web-944cddf48-t8fqt   1/1     Running   0          127m   10.244.1.2   k8s-node1                
web-944cddf48-vl5hg   0/1     Pending   0          43s                              

现在缩容完，由于我的资源比较紧张所以又出现了pending的状态，所以这就是缩容，当缩容之后，还是由控制器去保证pod的副本数量的，这个当前你要保证一个其他节点的冗余性，这样缩容才有意义，不然出现pending状态肯定不行的。
然后删除k8s-node3节点

[root@k8s-master1 ~]# kubectl get node
NAME          STATUS                     ROLES    AGE    VERSION
k8s-master1   Ready                         7d2h   v1.16.0
k8s-node1     Ready                         7d2h   v1.16.0
k8s-node2     Ready                         7d2h   v1.16.0
k8s-node3     Ready,SchedulingDisabled      71m    v1.16.0

移除节点，当驱逐完成之后，也要保证在其他的节点上有预期的副本，还要做好一定的策略，在下线期间不能做pod的调度。
或者将node3关机也可以，首先要保证其他的节点的资源是冗余的，即使在出现其他的状况下，k8s有一定的机制会在5分钟之内将出现故障的node节点上的pod飘移到其他正常的node节点上，像微服务我们的服务当我们去驱逐的时候，其实业务也会收到一些影响，毕竟我们需要将这个节点上的node做驱逐，转移到其他节点上，所以尽量在业务低峰期去做这件事。

[root@k8s-master1 ~]# kubectl delete node k8s-node3
node "k8s-node3" deleted
[root@k8s-master1 ~]# kubectl get node
NAME          STATUS   ROLES    AGE    VERSION
k8s-master1   Ready       7d2h   v1.16.0
k8s-node1     Ready       7d2h   v1.16.0
k8s-node2     Ready       7d2h   v1.16.0