Kubernetes Kubelet 状态更新机制

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1. 概览

当 Kubernetes 中 Node 节点出现状态异常的情况下，节点上的 Pod 会被重新调度到其他节点上去，但是有的时候我们会发现节点 Down 掉以后，Pod 并不会立即触发重新调度，这实际上就是和 Kubelet 的状态更新机制密切相关的，Kubernetes 提供了一些参数配置来触发重新调度到嗯时间，下面我们来分析下 Kubelet 状态更新的基本流程。

1. kubelet 自身会定期更新状态到 apiserver，通过参数 --node-status-update-frequency 指定上报频率，默认是 10s 上报一次。

2. kube-controller-manager 会每隔 --node-monitor-period 时间去检查 kubelet 的状态，默认是 5s。

3. 当 node 失联一段时间后，kubernetes 判定 node 为 notready 状态，这段时长通过 --node-monitor-grace-period 参数配置，默认 40s。

4. 当 node 失联一段时间后，kubernetes 判定 node 为 unhealthy 状态，这段时长通过 --node-startup-grace-period 参数配置，默认 1m0s。

5. 当 node 失联一段时间后，kubernetes 开始删除原 node 上的 pod，这段时长是通过 --pod-eviction-timeout 参数配置，默认 5m0s

kube-controller-manager 和 kubelet 是异步工作的，这意味着延迟可能包括任何的网络延迟、apiserver 的延迟、etcd 延迟，一个节点上的负载引起的延迟等等。因此，如果 --node-status-update-frequency 设置为5s，那么实际上 etcd 中的数据变化会需要 6-7s，甚至更长时间。Kubelet在更新状态失败时，会进行 nodeStatusUpdateRetry 次重试，默认为 5 次。

Kubelet 会在函数 tryUpdateNodeStatus 中尝试进行状态更新。Kubelet 使用了 Golang 中的 http.Client()方法，但是没有指定超时时间，因此，如果 API Server 过载时，当建立 TCP 连接时可能会出现一些故障。

因此，在 nodeStatusUpdateRetry * --node-status-update-frequency 时间后才会更新一次节点状态。

同时，Kubernetes 的 controller manager 将尝试每 --node-monitor-period 时间周期内检查nodeStatusUpdateRetry 次。在 --node-monitor-grace-period 之后，会认为节点 unhealthy，然后会在--pod-eviction-timeout 后删除 Pod。

kube proxy 有一个 watcher API，一旦 Pod 被驱逐了，kube proxy 将会通知更新节点的 iptables 规则，将 Pod 从 Service 的 Endpoints 中移除，这样就不会访问到来自故障节点的 Pod 了。

2. 配置

对于这些参数的配置，需要根据不通的集群规模场景来进行配置。

2.1 社区默认的配置

2.2 快速更新和快速响应

在这种情况下，Pod 将在 50s 被驱逐，因为该节点在 20s 后被视为Down掉了，--pod-eviction-timeout 在 30s 之后发生，Kubelet将尝试每4秒更新一次状态。因此，在Kubernetes控制器管理器考虑节点的不健康状态之前，它将是 (20s / 4s * 5) = 25 次尝试，但是，这种情况会给 etcd 产生很大的开销，因为每个节点都会尝试每 2s 更新一次状态。

如果环境有1000个节点，那么每分钟将有(60s / 4s * 1000) = 15000次节点更新操作，这可能需要大型 etcd 容器甚至是 etcd 的专用节点。

如果我们计算尝试次数，则除法将给出5，但实际上每次尝试的 nodeStatusUpdateRetry尝试将从3到5。由于所有组件的延迟，尝试总次数将在15到25之间变化。

2.3 中等更新和平均响应

这种场景下会，Pod 将在 3m 被驱逐。Kubelet将尝试每20秒更新一次状态。因此，在Kubernetes控制器管理器考虑节点的不健康状态之前，它将是 (2m 60 / 20s 5) = 30 次尝试

如果有 1000 个节点，1分钟之内就会有 (60s / 20s * 1000) = 3000 次的节点状态更新操作。

2.4 低更新和慢响应

这种场景下会，Pod 将在 6m 被驱逐。Kubelet将尝试每1分钟更新一次状态。因此，在Kubernetes控制器管理器考虑节点的不健康状态之前，它将是 (5m / 1m * 5) = 25 次尝试

如果有 1000 个节点，1分钟之内就会有 (1m / 60s * 1000) = 1000 次的节点状态更新操作。

参考：

• https://github.com/kubernetes-sigs/kubespray/blob/master/docs/kubernetes-reliability.md
• kubelet资源上报&Evition机制