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指定应用程序的中断预算（Disruption Budget）

本文展示了如何限制应用程序的并发中断数量，在允许集群管理员管理集群节点的同时保证高可用。

准备开始

  • 用户是 Kubernetes 集群中有高可用需求的应用的所有者。
  • 用户应当已经阅读过关于 Pod 中断 的文档。
  • 用户应当与集群所有者或服务提供者确认其遵从 Pod 中断预算（Pod Disruption Budgets）的规则。

用 PodDisruptionBudget 来保护应用

  1. 确定想要使用 PodDisruptionBudget (PDB) 来保护的应用。
  2. 考虑应用对中断的反应。
  3. 以 YAML 文件形式定义 PDB 。
  4. 通过 YAML 文件创建 PDB 对象。

确定要保护的应用

用户想要保护通过内置的 Kubernetes 控制器指定的应用，这是最常见的使用场景：

  • Deployment
  • ReplicationController
  • ReplicaSet
  • StatefulSet

在这种情况下，在控制器的 .spec.selector 字段中做记录，并在 PDB 的 .spec.selector 字段中加入同样的选择器。

用户也可以用 PDB 来保护不受上述控制器控制的 pod，或任意组（arbitrary groups）的 pod， 但是正如 任意控制器和选择器 中描述的，这里存在一些限制。

考虑应用对中断的反应

确定在自发中断时，多少实例可以在短时间内同时关闭。

  • 无状态的前端：
    • 关注：不能降低服务能力 10% 以上。
      • 解决方案：例如，使用 PDB，指定其 minAvailable 值为 90%。
  • 单实例有状态应用：
    • 关注：不要在不通知的情况下终止该应用。
      • 可能的解决方案 1：不使用 PDB，并忍受偶尔的停机。
      • 可能的解决方案 2：设置 maxUnavailable=0 的 PDB。意为（Kubernetes 范畴之外的） 集群操作人员需要在终止应用前与用户协商，协商后准备停机，然后删除 PDB 表示准备中断，后续再重新创建。
  • 多实例有状态应用， 如 Consul、ZooKeeper 或 etcd：
    • 关注：不要将实例数量减少至低于仲裁规模（below quorum），否则将写入失败。
      • 可能的解决方案 1：设置 maxUnavailable 值为 1 (适用于不同规模的应用)。
      • 可能的解决方案 2：设置 minAvailable 值为仲裁规模（例如规模为 5 时设置为 3）。 (允许每次更多的中断)。
  • 可重新启动的批处理任务：
    • 关注： 自发中断的情况下，需要确保任务完成。
      • 可能的解决方案：不创建 PDB。 任务控制器会创建一个替换的 pod。

指定百分比时的舍入逻辑

minAvailable 或 maxUnavailable 的值可以表示为整数或百分比。

  • 指定整数时，它表示许多Pod。 例如，如果将minAvailable设置为10，那么即使在中断期间，也必须始终有10个Pod可用。
  • 通过将值设置为百分比的字符串表示形式（例如“50％”）来指定百分比时，它表示总 Pod 数的百分比。例如，如果将 “minUnavailable” 设置为“50％”，则只有50％的 Pod 可以中断。

如果将值指定为百分比，则可能无法映射到确切数量的 Pod 。例如，如果您有 7 个 Pod ，并且你将 minAvailable 设置为 "50％"，这不清楚是 3 个 Pod 或 4 个 Pod 必须可用。 Kubernetes 向上取整到最接近的整数，因此在这种情况下，必须有 4 个 Pod 。 您可以检查控制此行为的代码。

指定 PodDisruptionBudget

一个 PodDisruptionBudget 有 3 个字段：

  • 标签选择器 .spec.selector ，用于指定其所作用的 pod 集合， 该字段为必须字段。
  • .spec.minAvailable 表示驱逐后仍然保证可用的 pod 数量。即使因此影响到 pod 驱逐（即该条件在和 pod 驱逐发生冲突时优先保证）。 minAvailable 值可以是绝对值，也可以是百分比。
  • .spec.maxUnavailable （Kubernetes 1.7 及更高的版本中可用）表示驱逐后允许不可用的 pod 的最大数量。 其值可以是绝对值或是百分比。
注意：

对于1.8及更早的版本：当你用 kubectl 命令行工具创建 PodDisruptionBudget对象时，如果既未指定 minAvailable 也未指定 maxUnavailable， 则 minAvailable 字段有一个默认值1。

用户在同一个 PodDisruptionBudget 中只能够指定 maxUnavailable 和 minAvailable 中的一个。maxUnavailable 只能够用于控制存在相应控制器的 pod 的驱逐（即不受控制器控制的 pod 不在 maxUnavailable 控制范围内）。在下面的示例中， “所需副本” 指的是相应控制器的 scale， 控制器对 PodDisruptionBudget 所选择的 pod 进行管理。

示例 1：设置 minAvailable 值为 5 的情况下，驱逐时需保证 PodDisruptionBudget 的 selector 选中的 pod 中 5 个 或 5 个以上处于健康状态。

示例 2：设置 minAvailable 值为 30% 的情况下，驱逐时需保证 pod 所需副本的至少 30% 处于健康状态。

示例 3：设置 maxUnavailable 值为 5 的情况下，驱逐时需保证所需副本中最多 5 个处于不可用状态。

Example 4: With a maxUnavailable of 30%, evictions are allowed as long as no more than 30% of the desired replicas are unhealthy. 示例4： 设置 maxUnavailable 值为 30% 的情况下，驱逐时需保证所需副本中最多 30% 处于不可用状态。

在典型用法中，中断预算会被用于一个控制器管理的一组 pod 中——例如：一个 ReplicaSet 或 StatefulSet 中的 pod。

注意：

注意：中断预算并不能真正保证指定数量/百分比的 pod 一直处于运行状态。例如： 当 pod 集合的 规模处于预算指定的最小值时，承载集合中某个 pod 的节点发生了故障，这样就导致集合中可用 pod 的 数量低于预算指定值。预算只能够针对自发的驱逐提供保护，而不能针对所有 pod 不可用的诱因。

设置 maxUnavailable 值为 0% （或 0 ）或设置 minAvailable 值为 100% （或等于副本数） 可能会 阻塞节点，导致资源耗尽。按照 PodDisruptionBudget 的语义，这是允许的。

用户可以在下面看到 pod 中断预算定义的示例，它们与带有 app: zookeeper 标签的 pod 相匹配：

使用 minAvailable 的PDB 示例：

policy/zookeeper-pod-disruption-budget-minavailable.yaml 
apiVersion: policy/v1beta1
kind: PodDisruptionBudget
metadata:
  name: zk-pdb
spec:
  minAvailable: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: zookeeper

使用 maxUnavailable 的 PDB 示例（Kubernetes 1.7 或更高的版本）：

policy/zookeeper-pod-disruption-budget-maxunavailable.yaml 
apiVersion: policy/v1beta1
kind: PodDisruptionBudget
metadata:
  name: zk-pdb
spec:
  maxUnavailable: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: zookeeper

例如，如果上述 zk-pdb 选择的是一个规格为 3 的 StatefulSet 对应的 pod，那么上面两种规范的含义完全相同。 推荐使用 maxUnavailable ，因为它自动响应控制器副本数量的变化。

Create the PDB object

创建 PDB 对象

用户可以通过类似 kubectl create -f mypdb.yaml 的命令来创建 PDB。

PDB 对象无法更新，必须删除后重新创建。

Check the status of the PDB

检查 PDB 的状态

使用 kubectl 来确认 PDB 被创建。

假设用户的名字空间下没有匹配 app: zookeeper 的 pod，用户会看到类似下面的信息：

kubectl get poddisruptionbudgets
NAME      MIN-AVAILABLE   ALLOWED-DISRUPTIONS   AGE
zk-pdb    2               0                     7s

假设有匹配的 pod (比如说 3 个), 那么用户会看到类似下面的信息：

kubectl get poddisruptionbudgets
NAME      MIN-AVAILABLE   ALLOWED-DISRUPTIONS   AGE
zk-pdb    2               1                     7s

ALLOWED-DISRUPTIONS 值非 0 意味着中断控制器已经感知到相应的 pod， 对匹配的 pod 进行统计，并更新了 PDB 的状态。

用户可以通过以下命令获取更多 PDB 状态相关信息：

kubectl get poddisruptionbudgets zk-pdb -o yaml
apiVersion: policy/v1beta1
kind: PodDisruptionBudget
metadata:
  creationTimestamp: 2017-08-28T02:38:26Z
  generation: 1
  name: zk-pdb
…
status:
  currentHealthy: 3
  desiredHealthy: 3
  disruptedPods: null
  disruptionsAllowed: 1
  expectedPods: 3
  observedGeneration: 1

任意控制器和选择器

如果用户只使用与内置的应用控制器（Deployment、ReplicationController、ReplicaSet 和 StatefulSet） 对应的 PDB，也就是 PDB 的选择器与 控制器的选择器相匹配，那么可以跳过这一节。

用户可以使用这样的 PDB：它对应的 pod 可能由其他类型的控制器控制，可能由 “operator” 控制， 也可能为“裸的（不受控制器控制）” pod，但该类 PDB 存在以下限制：

  • only .spec.minAvailable can be used, not .spec.maxUnavailable.
  • only an integer value can be used with .spec.minAvailable, not a percentage.
  • 只能够使用 .spec.minAvailable ，而不能够使用 .spec.maxUnavailable。
  • 只能够使用整数作为 .spec.minAvailable 的值，而不能使用百分比。

用户可以令选择器选择一个内置控制器所控制 pod 的子集或父集。然而，当名字空间下存在多个 PDB 时， 用户必须小心，保证 PDB 的选择器之间不重叠。

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