K8s 容器PodDisruptionBudget 主动驱逐保护

前言

在 Kubernetes 中，为了保证业务不中断或业务SLA不降级，需要将应用进行集群化部署。通过PodDisruptionBudget 控制器可以设置应用POD集群处于运行状态最低个数，也可以设置应用POD集群处于运行状态的最低百分比，这样可以保证在主动销毁应用POD的时候，不会一次性销毁太多的应用POD，从而保证业务不中断或业务SLA不降级。

PodDisruptionBudget 简介

Pod Disruption Budget (pod 中断预算) 简称PDB，含义其实是终止pod前通过 labelSelector 机制获取正常运行的pod数目的限制，目的是对自愿中断的保护措施。

Kubernetes version >= 1.7 才支持 PodDisruptionBudget

PDB 应用场景

节点维护或升级时 ( kubectl drain )

注意：如果 Node 状态处于 not ready，PDB 是不会生效，因为 PDB 只能针对自愿中断生效，什么叫 自愿中断 下文介绍。

自愿中断和非自愿中断

非自愿中断

Pod 不会消失，直到有人（人类或控制器）将其销毁，或者当出现不可避免的硬件或系统软件错误。

我们把这些不可避免的情况称为应用的非自愿性中断，例如：

后端节点物理机的硬件故障
集群管理员错误地删除虚拟机（实例）
云提供商或管理程序故障使虚拟机消失
内核恐慌（kernel panic）
节点由于集群网络分区而从集群中消失
由于节点资源不足而将容器逐出

除资源不足的情况外，大多数用户应该都熟悉以下这些情况；它们不是特定于 Kubernetes 的。

自愿中断

包括由应用程序所有者发起的操作和由集群管理员发起的操作，我们称这些情况为自愿中断。

典型的应用程序所有者操作包括：

删除管理该 pod 的 Deployment 或其他控制器
更新了 Deployment 的 pod 模板导致 pod 重启
直接删除 pod（意外删除）

集群管理员操作包括：

排空（drain）节点进行修复或升级。
从集群中排空节点以缩小集群（了解集群自动调节）。
从节点中移除一个 pod，以允许其他 pod 使用该节点。

这些操作可能由集群管理员直接执行，也可能由集群管理员或集群托管提供商自动执行。

PDB 关键参数与注意事项

spec.minAvailable：表示发生自愿中断的过程中，要保证至少可用的Pods数或者百分比
spec.maxUnavailable：表示发生自愿中断的过程中，要保证最大不可用的Pods数或者百分比

上面配置只能用来对应 Deployment，RS，RC，StatefulSet的Pods，推荐优先使用 .spec.maxUnavailable。

在极端的情况下，比如将maxUnavailable设置成0，或者设置成100%，那么就表示不能进行kubectl drain操作。同理将minAvailable设置成100%，或者设置成应用POD集群最大副本数，也表示不能进行kubectl drain操作。

注意：

同一个 PDB Object 中不能同时定义 .spec.minAvailable 和 .spec.maxUnavailable。
前面提到，应用滚动更新时Pod的delete和unavailable虽然也属于自愿中断，但是实际上滚动更新有自己的策略控制（marSurge 和 maxUnavailable），因此PDB不会干预这个过程。
PDB 只能保证自愿中断时的副本数，比如 evict pod过程中刚好满足 .spec.minAvailable 或 .spec.maxUnavailable，这时某个本来正常的Pod突然因为Node Down(非自愿中断)挂了，那么这个时候实际Pods数就比PDB中要求的少了，因此PDB不是万能的！

在使用上，如果设置 .spec.minAvailable 为 100% 或者 .spec.maxUnavailable 为 0%，意味着会完全阻止 evict pods 的过程（ Deployment和StatefulSet的滚动更新除外）。

PDB 例子

定义 minAvailable

apiVersion: policy/v1beta1
kind: PodDisruptionBudget
metadata:
 name: zk-pdb
spec:
 minAvailable: 2  #定义存活的zookeeper的pod最少为2个
 selector:
   matchLabels:
     app: zookeeper

定义 maxUnavailable

apiVersion: policy/v1beta1
kind: PodDisruptionBudget
metadata:
 name: zk-pdb
spec:
 maxUnavailable: 1  #定义非存活的zookeeper的pod最多为1个
 selector:
   matchLabels:
     app: zookeeper

创建资源清单

对于PodDisruptionBudget对象，无法直接进行更新操作，只能通过删除和重新创建来完成对PodDisruptionBudget对象的更新。

1	# kubectl apply -f zk-pdb.yaml

查看状态

对于PodDisruptionBudget对象，无法直接进行更新操作，只能通过删除和重新创建来完成对PodDisruptionBudget对象的更新。

1
2
3

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

查看详细信息

# kubectl describe pdb pdb-demo
Name:           zk-pdb
Namespace:      default
Min available:  2
Selector:       app=zookeeper
Status:
    Allowed disruptions:  0
    Current:              0
    Desired:              2
    Total:                0
Events:
  Type    Reason  Age                   From               Message
  ----    ------  ----                  ----               -------
  Normal  NoPods  2m58s (x53 over 28m)  controllermanager  No matching pods found

通过下面命令查看PodDisruptionBudget对象的详细信息

# kubectl get poddisruptionbudgets zk-pdb-o yaml

apiVersion: policy/v1beta1
kind: PodDisruptionBudget
metadata:
 name: zk-pdb
...
status:
 currentHealthy: 3
 desiredHealthy: 3
 disruptedPods: null
 disruptionsAllowed: 1
 expectedPods: 3
 observedGeneration: 1

官方参考文档：https://kubernetes.io/docs/tasks/run-application/configure-pdb/