Gardener项目组件高可用性配置指南

最新推荐文章于 2025-06-12 09:11:16 发布

叶彩曼Darcy

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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/gitblog_00913/article/details/148602410

Gardener项目组件高可用性配置指南

gardener Homogeneous Kubernetes clusters at scale on any infrastructure using hosted control planes. 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/ga/gardener

前言

在Kubernetes集群管理领域，高可用性(High Availability, HA)是确保服务持续可靠运行的关键特性。作为专业的Kubernetes集群管理解决方案，Gardener项目通过精细的组件部署策略和拓扑分布约束，为集群控制平面和系统组件提供了完善的高可用性保障机制。

高可用性基础概念

在深入探讨Gardener的高可用实现之前，我们需要明确几个核心概念：

可用区(Availability Zones)：云提供商提供的物理隔离区域，每个区域有独立的电力、网络等基础设施
副本数(Replicas)：组件实例的数量，直接影响服务的容错能力
拓扑分布约束(Topology Spread Constraints)：控制Pod在节点和可用区间的分布策略
节点亲和性(Node Affinity)：指定Pod倾向于调度到特定节点或区域的规则

Seed集群高可用配置

可用区配置

Seed集群的配置通过Seed资源定义，其中明确指定了区域和可用区信息：

spec:
  provider:
    region: europe-1
    zones:
    - europe-1a
    - europe-1b
    - europe-1c

组件部署策略

| 组件类型 | <3个可用区 | ≥3个可用区 | 备注说明 | |-----------------------|------------|------------|----------------------------| | 监控/日志(Observability) | 1 | 1 | 出于成本考虑允许短暂不可用 | | 控制器(Controllers) | 2 | 2 | 保证基本的高可用性 | | (Webhook)服务器 | 2 | 2 | 保证服务持续可用 |

拓扑分布约束

对于具有2个或更多副本的组件：

节点级分布：确保副本分布在不同的节点上

topologySpreadConstraints:
- topologyKey: kubernetes.io/hostname
  minDomains: 3
  maxSkew: 1
  whenUnsatisfiable: ScheduleAnyway

可用区级分布（当Seed有≥2个可用区时）：

topologySpreadConstraints:
- topologyKey: topology.kubernetes.io/zone
  minDomains: 2
  maxSkew: 1
  whenUnsatisfiable: DoNotSchedule

专业提示：即使单可用区的Seed集群也能通过节点级分布获得一定的高可用能力，虽然无法应对区域级故障，但可以处理节点级故障。

Shoot集群高可用配置

控制平面组件

副本数策略

| 组件类型 | 非HA | HA(node) | HA(zone) | 特殊说明 | |-----------------------|------|----------|----------|-------------------------| | 监控/日志 | 1 | 1 | 1 | 允许短暂不可用 | | 控制器 | 1 | 2 | 2 | 基础服务保障 | | (Webhook)服务器 | 2 | 2 | 2 | 服务持续可用 |

特殊组件说明：

etcd：关键组件，即使node级HA也需3副本
kube-apiserver：可水平扩展，表中为最小值

节点亲和性配置

通过high-availability-config.resources.gardener.cloud/zones注解实现：

affinity:
  nodeAffinity:
    requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      nodeSelectorTerms:
      - matchExpressions:
        - key: topology.kubernetes.io/zone
          operator: In
          values: [europe-1a]

此配置确保Pod运行在相同可用区集合中，避免跨区网络流量（通常云提供商会对此收费）。

系统组件

系统组件运行在Shoot工作节点上，其高可用性取决于工作池配置的可用区数量。

副本数策略

| 组件类型 | 1或2个可用区 | ≥3个可用区 | |---------------|-------------|-----------| | 控制器 | 2 | 2 | | (Webhook)服务器 | 2 | 2 |

开发实践指南

开发人员检查清单

并发支持验证：确认组件支持多副本并发运行，控制器通常使用leader election机制实现
Pod中断预算配置：

spec:
  maxUnavailable: 1
  unhealthyPodEvictionPolicy: AlwaysAllow

组件类型标注：

controller：适用于控制器类组件
server：适用于服务器类组件（同时适用于既是控制器又是服务器的组件）

内部实现机制

Gardener通过以下机制自动管理高可用配置：

Seed控制器：
- 为所有运行seed系统组件的命名空间添加consider=true标签
- 添加zones注解，值为Seed规范中定义的可用区列表
Shoot控制器：
- 控制平面：根据HA配置自动设置适当的副本数和拓扑约束
- 系统组件：基于工作池配置自动计算可用区分布