第 5 章：自動擴縮集群 DNS 服務

如何在 Kubernetes 集群中啟用和配置 DNS 服務的自動擴縮功能

準備開始

• 你必須擁有一個 Kubernetes 的集群，同時你必須配置 kubectl 命令行工具與你的集群通信。 建議在至少有兩個不作為控制平面主機的節點的集群上運行本教程。 如果你還沒有集群，你可以通過 Minikube 構建一個你自己的集群，或者你可以使用下面的 Kubernetes 練習環境之一：要獲知版本信息，請輸入 kubectl version.
• 本指南假設你的節點使用 AMD64 或 Intel 64 CPU 架構
• 確保 Kubernetes DNS 已啟用。

確定是否 DNS 水平自動擴縮特性已經啟用

在 kube-system 命名空間中列出集群中的 Deployment：

kubectl get deployment --namespace=kube-system

NAME                      READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
...
dns-autoscaler            1/1     1            1           ...
...

如果在輸出中看到 “dns-autoscaler”，說明 DNS 水平自動擴縮已經啟用， 可以跳到調優 DNS 自動擴縮參數。

獲取 DNS Deployment 的名稱

列出集群內 kube-system 命名空間中的 DNS Deployment：

kubectl get deployment -l k8s-app=kube-dns --namespace=kube-system

NAME      READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
...
coredns   2/2     2            2           ...
...

如果看不到 DNS 服務的 Deployment，你也可以通過名字來查找：

kubectl get deployment --namespace=kube-system

並在輸出中尋找名稱為 coredns 或 kube-dns 的 Deployment。

你的擴縮目標為：

Deployment/<your-deployment-name>

其中 <your-deployment-name> 是 DNS Deployment 的名稱。 例如，如果你的 DNS Deployment 名稱是 coredns，則你的擴展目標是 Deployment/coredns。

說明： CoreDNS 是 Kubernetes 的默認 DNS 服務。CoreDNS 設置標簽 k8s-app=kube-dns， 以便能夠在原來使用 kube-dns 的集群中工作。

啟用 DNS 水平自動擴縮

在本節，我們創建一個新的 Deployment。Deployment 中的 Pod 運行一個基於 cluster-proportional-autoscaler-amd64 鏡像的容器。

dns-horizontal-autoscaler.yaml

kind: ServiceAccount
apiVersion: v1
metadata:
  name: kube-dns-autoscaler
  namespace: kube-system
---
kind: ClusterRole
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: system:kube-dns-autoscaler
rules:
  - apiGroups: [""]
    resources: ["nodes"]
    verbs: ["list", "watch"]
  - apiGroups: [""]
    resources: ["replicationcontrollers/scale"]
    verbs: ["get", "update"]
  - apiGroups: ["apps"]
    resources: ["deployments/scale", "replicasets/scale"]
    verbs: ["get", "update"]
# 待以下 issue 修復後，請刪除 Configmaps
# kubernetes-incubator/cluster-proportional-autoscaler#16
  - apiGroups: [""]
    resources: ["configmaps"]
    verbs: ["get", "create"]
---
kind: ClusterRoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: system:kube-dns-autoscaler
subjects:
  - kind: ServiceAccount
    name: kube-dns-autoscaler
    namespace: kube-system
roleRef:
  kind: ClusterRole
  name: system:kube-dns-autoscaler
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: kube-dns-autoscaler
  namespace: kube-system
  labels:
    k8s-app: kube-dns-autoscaler
    kubernetes.io/cluster-service: "true"
spec:
  selector:
    matchLabels:
      k8s-app: kube-dns-autoscaler
  template:
    metadata:
      labels:
        k8s-app: kube-dns-autoscaler
    spec:
      priorityClassName: system-cluster-critical
      securityContext:
        seccompProfile:
          type: RuntimeDefault
        supplementalGroups: [ 65534 ]
        fsGroup: 65534
      nodeSelector:
        kubernetes.io/os: linux
      containers:
      - name: autoscaler
        image: registry.k8s.io/cpa/cluster-proportional-autoscaler:1.8.4
        resources:
            requests:
                cpu: "20m"
                memory: "10Mi"
        command:
          - /cluster-proportional-autoscaler
          - --namespace=kube-system
          - --configmap=kube-dns-autoscaler
					# 應該保持目標與 cluster/addons/dns/kube-dns.yaml.base 同步。
          - --target=<SCALE_TARGET>
          # 當集群使用大節點（有更多核）時，“coresPerReplica”應該占主導地位。
          # 如果使用小節點，“nodesPerReplica“ 應該占主導地位。
          - --default-params={"linear":{"coresPerReplica":256,"nodesPerReplica":16,"preventSinglePointFailure":true,"includeUnschedulableNodes":true}}
          - --logtostderr=true
          - --v=2
      tolerations:
      - key: "CriticalAddonsOnly"
        operator: "Exists"
      serviceAccountName: kube-dns-autoscaler

在文件中，將 <SCALE_TARGET> 替換成擴縮目標。

進入到包含配置文件的目錄中，輸入如下命令創建 Deployment：

kubectl apply -f dns-horizontal-autoscaler.yaml

一個成功的命令輸出是：

deployment.apps/dns-autoscaler created

DNS 水平自動擴縮在已經啟用了。

調優 DNS 自動擴縮參數

驗證 dns-autoscaler ConfigMap 是否存在：

kubectl get configmap --namespace=kube-system

輸出類似於：

NAME                  DATA      AGE
...
dns-autoscaler        1         ...
...

修改該 ConfigMap 中的數據：

kubectl edit configmap dns-autoscaler --namespace=kube-system

找到如下這行內容：

• *linear: '{"coresPerReplica":256,"min":1,"nodesPerReplica":16}'

根據需要修改對應的字段。“min” 字段表明 DNS 後端的最小數量。 實際後端的數量通過使用如下公式來計算：

replicas = max( ceil( cores × 1/coresPerReplica ) , ceil( nodes × 1/nodesPerReplica ) )

注意 coresPerReplica 和 nodesPerReplica 的值都是浮點數。

背後的思想是，當一個集群使用具有很多核心的節點時，由 coresPerReplica 來控制。 當一個集群使用具有較少核心的節點時，由 nodesPerReplica 來控制。

其它的擴縮模式也是支持的，詳情查看 cluster-proportional-autoscaler。

禁用 DNS 水平自動擴縮

有幾個可供調優的 DNS 水平自動擴縮選項。具體使用哪個選項因環境而異。

選項 1：縮容 dns-autoscaler Deployment 至 0 個副本

該選項適用於所有場景。運行如下命令：

kubectl scale deployment --replicas=0 dns-autoscaler --namespace=kube-system

輸出如下所示：

deployment.apps/dns-autoscaler scaled

驗證當前副本數為 0：

kubectl get rs --namespace=kube-system

輸出內容中，在 DESIRED 和 CURRENT 列顯示為 0：

NAME                                 DESIRED   CURRENT   READY   AGE
...
dns-autoscaler-6b59789fc8            0         0         0       ...
...

選項 2：刪除 dns-autoscaler Deployment

如果 dns-autoscaler 為你所控制，也就說沒有人會去重新創建它，可以選擇此選項：

kubectl delete deployment dns-autoscaler --namespace=kube-system

輸出內容如下所示：

deployment.apps "dns-autoscaler" deleted

選項 3：從主控節點刪除 dns-autoscaler 清單文件

如果 dns-autoscaler 在插件管理器 的控制之下，並且具有操作 master 節點的寫權限，可以使用此選項。

登錄到主控節點，刪除對應的清單文件。 dns-autoscaler 對應的路徑一般為：

/etc/kubernetes/addons/dns-horizontal-autoscaler/dns-horizontal-autoscaler.yaml

當清單文件被刪除後，插件管理器將刪除 dns-autoscaler Deployment。

理解 DNS 水平自動擴縮工作原理

• cluster-proportional-autoscaler 應用獨立於 DNS 服務部署。
• autoscaler Pod 運行一個客戶端，它通過輪詢 Kubernetes API 服務器獲取集群中節點和核心的數量。
• 系統會基於當前可調度的節點個數、核心數以及所給的擴縮參數，計算期望的副本數並應用到 DNS 後端。
• 擴縮參數和數據點會基於一個 ConfigMap 來提供給 autoscaler，它會在每次輪詢時刷新它的參數表， 以與最近期望的擴縮參數保持一致。
• 擴縮參數是可以被修改的，而且不需要重建或重啟 autoscaler Pod。
• autoscaler 提供了一個控制器接口來支持兩種控制模式：linear 和 ladder。