1、内核参数调化
1.1、增大内核选项配置 /etc/sysctl.conf
fs.file-max=1000000
# max-file 表示系统级别的能够打开的文件句柄的数量, 一般如果遇到文件句柄达到上限时,会碰到
# "Too many open files"或者Socket/File: Can’t open so many files等错误。
# 配置arp cache 大小
net.ipv4.neigh.default.gc_thresh1=1024
# 存在于ARP高速缓存中的最少层数,如果少于这个数,垃圾收集器将不会运行。缺省值是128。
net.ipv4.neigh.default.gc_thresh2=4096
# 保存在 ARP 高速缓存中的最多的记录软限制。垃圾收集器在开始收集前,允许记录数超过这个数字 5 秒。缺省值是 512。
net.ipv4.neigh.default.gc_thresh3=8192
# 保存在 ARP 高速缓存中的最多记录的硬限制,一旦高速缓存中的数目高于此,垃圾收集器将马上运行。缺省值是1024。
# 以上三个参数,当内核维护的arp表过于庞大时候,可以考虑优化
net.netfilter.nf_conntrack_max=10485760
# 允许的最大跟踪连接条目,是在内核内存中netfilter可以同时处理的“任务”(连接跟踪条目)
net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_established=300
net.netfilter.nf_conntrack_buckets=655360
# 哈希表大小(只读)(64位系统、8G内存默认 65536,16G翻倍,如此类推)
net.core.netdev_max_backlog=10000
# 每个网络接口接收数据包的速率比内核处理这些包的速率快时,允许送到队列的数据包的最大数目。
fs.inotify.max_user_instances=524288
# 默认值: 128 指定了每一个real user ID可创建的inotify instatnces的数量上限
fs.inotify.max_user_watches=524288
# 默认值: 8192 指定了每个inotify instance相关联的watches的上限
1.2、其他的内核参数
net.ipv4.tcp_keepalive_time=600
net.ipv4.tcp_keepalive_intvl=30
net.ipv4.tcp_keepalive_probes=10
net.ipv6.conf.all.disable_ipv6=1
net.ipv6.conf.default.disable_ipv6=1
net.ipv6.conf.lo.disable_ipv6=1
net.ipv4.neigh.default.gc_stale_time=120
net.ipv4.conf.all.rp_filter=0
net.ipv4.conf.default.rp_filter=0
net.ipv4.conf.default.arp_announce=2
net.ipv4.conf.lo.arp_announce=2
net.ipv4.conf.all.arp_announce=2
net.ipv4.ip_local_port_range= 45001 65000
net.ipv4.ip_forward=1
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets=6000
net.ipv4.tcp_syncookies=1
net.ipv4.tcp_synack_retries=2
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables=1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables=1
net.netfilter.nf_conntrack_max=2310720
net.ipv6.neigh.default.gc_thresh1=8192
net.ipv6.neigh.default.gc_thresh2=32768
net.ipv6.neigh.default.gc_thresh3=65536
net.core.netdev_max_backlog=16384
net.core.rmem_max = 16777216
net.core.wmem_max = 16777216
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 8096
net.core.somaxconn = 32768
fs.inotify.max_user_instances=8192
fs.inotify.max_user_watches=524288
fs.file-max=52706963
fs.nr_open=52706963
kernel.pid_max = 4194303
net.bridge.bridge-nf-call-arptables=1
vm.swappiness=0
vm.overcommit_memory=1
vm.panic_on_oom=0
vm.max_map_count = 262144
详解:
net.ipv4.tcp_keepalive_time=600 #此参数表示TCP发送keepalive探测消息的间隔时间(秒)
net.ipv4.tcp_keepalive_intvl=30 #tcp检查间隔时间(keepalive探测包的发送间隔)
net.ipv4.tcp_keepalive_probes=10 #tcp检查次数(如果对方不予应答,探测包的发送次数)
net.ipv6.conf.all.disable_ipv6=1 #禁用IPv6,修为0为启用IPv6
net.ipv6.conf.default.disable_ipv6=1 #禁用IPv6,修为0为启用IPv6
net.ipv6.conf.lo.disable_ipv6=1 #禁用IPv6,修为0为启用IPv6
net.ipv4.neigh.default.gc_stale_time=120 #ARP缓存条目超时
net.ipv4.conf.all.rp_filter=0 #默认为1,系统会严格校验数据包的反向路径,可能导致丢包
net.ipv4.conf.default.rp_filter=0 #不开启源地址校验
net.ipv4.conf.default.arp_announce=2 #始终使用与目的IP地址对应的最佳本地IP地址作为ARP请求的源IP地址
net.ipv4.conf.lo.arp_announce=2 #始终使用与目的IP地址对应的最佳本地IP地址作为ARP请求的源IP地址
net.ipv4.conf.all.arp_announce=2 #始终使用与目的IP地址对应的最佳本地IP地址作为ARP请求的源IP地址
net.ipv4.ip_local_port_range= 45001 65000 # 定义网络连接可用作其源(本地)端口的最小和最大端口的限制,同时适用于TCP和UDP连接。
net.ipv4.ip_forward=1 # 其值为0,说明禁止进行IP转发;如果是1,则说明IP转发功能已经打开。
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets=6000 #配置服务器 TIME_WAIT 数量
net.ipv4.tcp_syncookies=1 #此参数应该设置为1,防止SYN Flood
net.ipv4.tcp_synack_retries=2 #表示回应第二个握手包(SYN+ACK包)给客户端IP后,如果收不到第三次握手包(ACK包),进行重试的次数(默认为5)
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables=1 # 是否在ip6tables链中过滤IPv6包
net.bridge.bridge-nf-call-iptables=1 # 二层的网桥在转发包时也会被iptables的FORWARD规则所过滤,这样有时会出现L3层的iptables rules去过滤L2的帧的问题
net.netfilter.nf_conntrack_max=2310720 #连接跟踪表的大小,建议根据内存计算该值CONNTRACK_MAX = RAMSIZE (in bytes) / 16384 / (x / 32),并满足nf_conntrack_max=4*nf_conntrack_buckets,默认262144
net.ipv6.neigh.default.gc_thresh1=8192
net.ipv6.neigh.default.gc_thresh2=32768
net.ipv6.neigh.default.gc_thresh3=65536
#gc_thresh3 是表大小的绝对限制
#gc_thresh2 设置为等于系统的最大预期邻居条目数的值
#在这种情况下,gc_thresh3 应该设置为一个比 gc_thresh2 值高的值,例如,比 gc_thresh2 高 25%-50%,将其视为浪涌容量。
#gc_thresh1 提高到较大的值;此设置的作用是,如果表包含的条目少于 gc_thresh1,内核将永远不会删除(超时)过时的条目。
net.core.netdev_max_backlog=16384 # 每CPU网络设备积压队列长度
net.core.rmem_max = 16777216 # 所有协议类型读写的缓存区大小
net.core.wmem_max = 16777216 # 最大的TCP数据发送窗口大小
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 8096 # 第一个积压队列长度
net.core.somaxconn = 32768 # 第二个积压队列长度
fs.inotify.max_user_instances=8192 # 表示每一个real user ID可创建的inotify instatnces的数量上限,默认128.
fs.inotify.max_user_watches=524288 # 同一用户同时可以添加的watch数目,默认8192。
fs.file-max=52706963 # 文件描述符的最大值
fs.nr_open=52706963 #设置最大微博号打开数
kernel.pid_max = 4194303 #最大进程数
net.bridge.bridge-nf-call-arptables=1 #是否在arptables的FORWARD中过滤网桥的ARP包
vm.swappiness=0 # 禁止使用 swap 空间,只有当系统 OOM 时才允许使用它
vm.overcommit_memory=1 # 不检查物理内存是否够用
vm.panic_on_oom=0 # 开启 OOM
vm.max_map_count = 262144
2、etcd性能优化
2.1、磁盘
Etcd对磁盘写入延迟非常敏感,因此对于负载较重的集群,etcd一定要使用local SSD或者高性能云盘。可以使用fio测量磁盘实际顺序 IOPS。
fio -filename=/dev/sda1 -direct=1 -iodepth 1 -thread -rw=write -ioengine=psync -bs=4k -size=60G -numjobs=64 -runtime=10 -group_reporting -name=file
2.2、进程优先级
由于etcd必须将数据持久保存到磁盘日志文件中,因此来自其他进程的磁盘活动可能会导致增加写入时间,结果导致etcd请求超时和临时leader丢失。因此可以给etcd进程更高的磁盘优先级,使etcd服务可以稳定地与这些进程一起运行。
ionice -c2 -n0 -p $(pgrep etcd)
2.3、增大etcd的存储限制
默认etcd空间配额大小为 2G,超过 2G 将不再写入数据。通过给etcd配置 --quota-backend-bytes 参数增大空间配额,最大支持 8G。
--quota-backend-bytes 8589934592
2.4、提高etcd对于对等网络流量优先级
如果etcd leader处理大量并发客户端请求,可能由于网络拥塞而延迟处理follower对等请求。在follower 节点上可能会产生如下的发送缓冲区错误的消息:
dropped MsgProp to 247ae21ff9436b2d since streamMsg's sending buffer is full
dropped MsgAppResp to 247ae21ff9436b2d since streamMsg's sending buffer is full
可以通过提高etcd对于对等网络流量优先级来解决这些错误。在 Linux 上,可以使用 tc 对对等流量进行优先级排序:
tc qdisc add dev eth0 root handle 1: prio bands 3
tc filter add dev eth0 parent 1: protocol ip prio 1 u32 match ip sport 2380 0xffff flowid 1:1
tc filter add dev eth0 parent 1: protocol ip prio 1 u32 match ip dport 2380 0xffff flowid 1:1
tc filter add dev eth0 parent 1: protocol ip prio 2 u32 match ip sport 2379 0xffff flowid 1:1
tc filter add dev eth0 parent 1: protocol ip prio 2 u32 match ip dport 2379 0xffff flowid 1:1
2.5、其他
为了在大规模集群下提高性能,可以将events存储在单独的 ETCD 实例中,可以配置kube-apiserver参数:
–etcd-servers=“http://etcd1:2379,http://etcd2:2379,http://etcd3:2379”
–etcd-servers-overrides=“/events#http://etcd4:2379,http://etcd5:2379,http://etcd6:2379”
key的历史记录压缩 ETCD 会存储多版本数据,随着写入的主键增加,历史版本将会越来越多,并且 ETCD 默认不会自动清理历史数据。数据达到 –quota-backend-bytes 设置的配额值时就无法写入数据,必须要压缩并清理历史数据才能继续写入。
--auto-compaction-mode
--auto-compaction-retention
所以,为了避免配额空间耗尽的问题,在创建集群时候建议默认开启历史版本清理功能。
3.3.0 之前的版本,只能按周期 periodic 来压缩。比如设置 –auto-compaction-retention=72h,那么就会每 72 小时进行一次数据压缩。
3.3.0 之后的版本,可以通过 –auto-compaction-mode 设置压缩模式,可以选择 revision 或者 periodic 来压缩数据,默认为 periodic。
3、docker优化
3.1、配置docker daemon并行拉取镜像,以提高镜像拉取效率
配置docker daemon并行拉取镜像,以提高镜像拉取效率,在/etc/docker/daemon.json中添加以下配置:
"max-concurrent-downloads": 10
3.2、使用local SSD或者高性能云盘作为docker容器的持久数据目录
可以使用local SSD或者高性能云盘作为docker容器的持久数据目录,在/etc/docker/daemon.json中添加以下配置:
"data-root": "/ssd_mount_dir"
3.3、预加载pause镜像
启动pod时都会拉取pause镜像,为了减小拉取pause镜像网络带宽,可以每个node预加载pause镜像,在每个node节点上执行以下命令:
docker load -i /tmp/preloaded_pause_image.tar
4、kubelet优化
4.1、增加并发度
设置 --serialize-image-pulls=false
, 该选项配置串行拉取镜像,默认值时true,配置为false可以增加并发度。但是如果docker daemon 版本小于 1.9,且使用 aufs 存储则不能改动该选项。
4.2、配置镜像拉取超时
设置--image-pull-progress-deadline=30
, 配置镜像拉取超时。默认值时1分,对于大镜像拉取需要适量增大超时时间。
4.3、单节点允许运行的最大 Pod 数
kubelet 单节点允许运行的最大 Pod 数:--max-pods=110
(默认是 110,可以根据实际需要设置)
5、kube-apiserver优化
5.1、高可用优化
设置--apiserver-count
和 --endpoint-reconciler-type
,可使得多个 kube-apiserver 实例加入到 Kubernetes Service 的 endpoints 中,从而实现高可用。
5.2、node节点数量的优化
设置 --max-requests-inflight
和 --max-mutating-requests-inflight
,默认是 200 和 400。 节点数量在 1000 - 3000 之间时,推荐:
--max-requests-inflight=1500
--max-mutating-requests-inflight=500
节点数量大于 3000 时,推荐:
--max-requests-inflight=3000
--max-mutating-requests-inflight=1000
5.3、配置kube-apiserver的内存
使用–target-ram-mb配置kube-apiserver的内存,按以下公式得到一个合理的值:
--target-ram-mb=node_nums * 60
6、kube-controller-manager优化
Controller参数配置
--node-cidr-mask-size # node上的pod cidr掩码位数,默认为24位,即最多253个可用地址,视地址空间和pod数量调整。
--node-monitor-period # 检查当前node健康状态的周期间隔,默认5s
--node-monitor-grace-period # 当前node超过了这个指定周期后,即视node为不健康,进入ConditionUnknown状态,默认40s
--pod-eviction-timeout # 当node进入notReady状态后,经过这个指定时间后,会开始驱逐node上的pod,默认5m
--large-cluster-size-threshold # 判断集群是否为大集群,默认为 50,即 50 个节点以上的集群为大集群。
--unhealthy-zone-threshold:# 故障节点数比例,默认为 55%
--node-eviction-rate # 开始对node进行驱逐操作的频率,默认0.1个/s,即每10s最多驱逐某一个node上的pod,避免当master出现问题时,会有批量的node出现异常,这时候如果一次性驱逐过多的node,对master造成额外的压力
--secondary-node-eviction-rate: # 当集群规模大于large-cluster-size-threshold个node时,视为大集群, 集群中只要有55%的node不健康, 就会认为master出现了故障, 会将驱逐速率从0.1降为0.001; 如果集群规模小于large-cluster-size-threshold个node, 集群中出现55%的node不健康,就会停止驱逐。
6.1、通过 leader election 实现高可用
kube-controller-manager可以通过 leader election 实现高可用,添加以下命令行参数:
--leader-elect=true
--leader-elect-lease-duration=15s
--leader-elect-renew-deadline=10s
--leader-elect-resource-lock=endpoints
--leader-elect-retry-period=2s
6.2、限制与kube-apiserver通信的qps
调大 –kube-api-qps 值:可以调整至 100,默认值为 20
调大 –kube-api-burst 值:可以调整至 150,默认值为 30
禁用不需要的 controller:kubernetes v1.14 中已有 35 个 controller,默认启动为–controllers,即启动所有 controller,可以禁用不需要的 controller
调整 controller 同步资源的周期:避免过多的资源同步导致集群资源的消耗,所有带有 --concurrent 前缀的参数
限制与kube-apiserver通信的qps,添加以下命令行参数:
--kube-api-qps=100
--kube-api-burst=150
7、kube-scheduler优化
7.1、kube-scheduler可以通过 leader election 实现高可用,添加以下命令行参数:
--leader-elect=true
--leader-elect-lease-duration=15s
--leader-elect-renew-deadline=10s
--leader-elect-resource-lock=endpoints
--leader-elect-retry-period=2s
7.2、限制与kube-apiserver通信的qps,添加以下命令行参数:
--kube-api-qps=100
--kube-api-burst=150
8、pod优化
8.1、为容器设置资源请求和限制,尤其是一些基础插件服务
spec.containers[].resources.limits.cpu
spec.containers[].resources.limits.memory
spec.containers[].resources.requests.cpu
spec.containers[].resources.requests.memory
spec.containers[].resources.limits.ephemeral-storage
spec.containers[].resources.requests.ephemeral-storage
在k8s中,会根据pod的limit 和 requests的配置将pod划分为不同的qos类别:
- Guaranteed
- Burstable
- BestEffort
当机器可用资源不够时,kubelet会根据qos级别划分迁移驱逐pod。被驱逐的优先级:BestEffort > Burstable > Guaranteed。
8.2、对关键应用使用 nodeAffinity、podAffinity 和 podAntiAffinity 等保护,使其调度分散到不同的node上。比如kube-dns配置
8.3、尽量使用控制器来管理容器(如 Deployment、StatefulSet、DaemonSet、Job 等)
9、kubernetes集群数据备份与还原
9.1、etcd数据备份(备份数据前先找到etcd集群当前的leader)
ETCDCTL_API=3 etcdctl --endpoints=127.0.0.1:2379 --cert=/etc/kubernetes/pki/etcd/server.crt --key=/etc/kubernetes/pki/etcd/server.key --cacert=/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt endpoint --cluster status | grep -v 'false' | awk -F '[/ :]' '{print $4}'
然后登录到leader节点,备份snapshot db文件:
rsync -avp /var/lib/etcd/member/snap/db /tmp/etcd_db.bak
还原 将备份的snaphost db文件上传到各个etcd节点,使用以下命令还原数据:
ETCDCTL_API=3 etcdctl snapshot restore \
/tmp/etcd_db.bak \
--endpoints=192.168.0.11:2379 \
--name=192.168.0.11 \
--cert=/etc/kubernetes/pki/etcd/server.crt \
--key=/etc/kubernetes/pki/etcd/server.key \
--cacert=/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt \
--initial-advertise-peer-urls=https://192.168.0.11:2380 \
--initial-cluster-token=etcd-cluster-0 \
--initial-cluster=192.168.0.11=https://192.168.0.11:2380,192.168.0.12=https://192.168.0.12:2380,192.168.0.13=https://192.168.0.13:2380 \
--data-dir=/var/lib/etcd/ \
--skip-hash-check=true
注意:
如果集群中正在运行任何 API 服务器,则不应尝试还原 etcd 的实例。相反,请按照以下步骤还原 etcd:
停止 所有 kube-apiserver 实例
在所有 etcd 实例中恢复状态
重启所有 kube-apiserver 实例
10、harbor
如果使用harbor作为镜像仓库与chart仓库,可使用脚本将harbor中所有的镜像和chart导入导出。
10.1、备份
#!/bin/bash
harborUsername='admin'
harborPassword='Harbor12345'
harborRegistry='registry.test.com'
harborBasicAuthToken=$(echo -n "${harborUsername}:${harborPassword}" | base64)
docker login --username ${harborUsername} --password ${harborPassword} ${harborRegistry}
rm -f dist/images.list
rm -f dist/charts.list
# list projects
projs=`curl -s -k -H "Authorization: Basic ${harborBasicAuthToken}" "https://${harborRegistry}"'/api/projects?page=1&page_size=1000' | jq -r '.[] | "\(.project_id)=\(.name)"'`
for proj in ${projs[*]}; do
projId=`echo $proj|cut -d '=' -f 1`
projName=`echo $proj|cut -d '=' -f 2`
# list repos in one project
repos=`curl -s -k -H "Authorization: Basic ${harborBasicAuthToken}" "https://${harborRegistry}"'/api/repositories?page=1&page_size=1000&project_id='"${projId}" | jq -r '.[] | "\(.id)=\(.name)"'`
for repo in ${repos[*]}; do
repoId=`echo $repo|cut -d '=' -f 1`
repoName=`echo $repo|cut -d '=' -f 2`
# list tags in one repo
tags=`curl -s -k -H "Authorization: Basic ${harborBasicAuthToken}" "https://${harborRegistry}"'/api/repositories/'"${repoName}"'/tags?detail=1' | jq -r '.[].name'`
for tag in ${tags[*]}; do
#echo ${tag};
# pull image
docker pull ${harborRegistry}/${repoName}:${tag}
# tag image
docker tag ${harborRegistry}/${repoName}:${tag} ${repoName}:${tag}
# save image
mkdir -p $(dirname dist/${repoName})
docker save -o dist/${repoName}:${tag}.tar ${repoName}:${tag}
# record image to list file
echo "${repoName}:${tag}" >> dist/images.list
done
done
# list charts in one project
charts=`curl -s -k -H "Authorization: Basic ${harborBasicAuthToken}" "https://${harborRegistry}"'/api/chartrepo/'"${projName}"'/charts' | jq -r '.[].name'`
for chart in ${charts[*]}; do
#echo ${chart}
# list download urls in one chart
durls=`curl -s -k -H "Authorization: Basic ${harborBasicAuthToken}" "https://${harborRegistry}"'/api/chartrepo/'"${projName}"'/charts/'"${chart}" | jq -r '.[].urls[0]'`
#echo ${durl[*]}
for durl in ${durls[*]}; do
#echo ${durl};
# download chart
mkdir -p $(dirname dist/${projName}/${durl})
curl -s -k -H "Authorization: Basic ${harborBasicAuthToken}" -o dist/${projName}/${durl} "https://${harborRegistry}/chartrepo/${projName}/${durl}"
# record chart to list file
echo "${projName}/${durl}" >> dist/charts.list
done
done
done
10.2、还原
#!/bin/bash
harborUsername='admin'
harborPassword='Harbor12345'
harborRegistry='registry.test.com'
harborBasicAuthToken=$(echo -n "${harborUsername}:${harborPassword}" | base64)
docker login --username ${harborUsername} --password ${harborPassword} ${harborRegistry}
while IFS="" read -r image || [ -n "$image" ]
do
projName=${image%%/*}
# echo ${projName}
# create harbor project
curl -k -X POST -H "Authorization: Basic ${harborBasicAuthToken}" "https://${harborRegistry}/api/projects" -H "accept: application/json" -H "Content-Type: application/json" -d '{ "project_name": "'"$projName"'", "metadata": { "public": "true" }}'
# load image
docker load -i dist/${image}.tar
# tag image
docker tag ${image} ${harborRegistry}/${image}
# push image
docker push ${harborRegistry}/${image}
done < dist/images.list
while IFS="" read -r chart || [ -n "$chart" ]
do
projName=${chart%%/*}
# echo ${projName}
# create harbor project
curl -k -X POST -H "Authorization: Basic ${harborBasicAuthToken}" "https://${harborRegistry}/api/projects" -H "accept: application/json" -H "Content-Type: application/json" -d '{ "project_name": "'"$projName"'", "metadata": { "public": "true" }}'
# upload chart
curl -s -k -H "Authorization: Basic ${harborBasicAuthToken}" -X POST "https://${harborRegistry}/api/chartrepo/${projName}/charts" -H "accept: application/json" -H "Content-Type: multipart/form-data" -F "chart=@dist/${chart};type=application/gzip"
done < dist/charts.list
11、pvc对应的存储卷
集群中其它应用数据一般是保存在pvc对应的存储卷中的。
11.1、备份
首先根据pvc找到对应的pv:
kubectl -n test get pvc demo-pvc -o jsonpath='{.spec.volumeName}'
找到pv的挂载目录:
mount | grep pvc-xxxxxxxxxxxxxxxxxxx
使用rsync命令备份数据:
rsync -avp --delete /var/lib/kubelet/pods/xxxxxx/volumes/xxxxxxx/ /tmp/pvc-data-bak/test/demo-pvc/
11.2、还原
首先根据pvc找到对应的pv:
kubectl -n test get pvc demo-pvc -o jsonpath='{.spec.volumeName}'
找到pv的挂载目录:
mount | grep pvc-xxxxxxxxxxxxxxxxxxx
使用rsync命令备份数据:
rsync -avp --delete /tmp/pvc-data-bak/test/demo-pvc/ /var/lib/kubelet/pods/xxxxxx/volumes/xxxxxxx/
12、备份数据管理
所有备份出的数据可以存放在一个目录下,并使用restic工具保存到多个后端存储系统上
初始化备份仓库
restic --repo sftp:user@host:/srv/restic-repo init
将目录备份到备份仓库
restic --repo sftp:user@host:/srv/restic-repo backup /data/k8s-all-data