k8s入坑之路（6）kube-controller-manager詳解

Controller Manager

Controller Manager 由 kube-controller-manager 和 cloud-controller-manager 組成，是 Kubernetes 的大腦，它通過 apiserver 監控整個集群的狀態，並確保集群處於預期的工作狀態。

 

 

 kube-controller-manager 由一系列的控制器組成

• Replication Controller
• Node Controller
• CronJob Controller
• Daemon Controller
• Deployment Controller
• Endpoint Controller
• Garbage Collector
• Namespace Controller
• Job Controller
• Pod AutoScaler
• RelicaSet
• Service Controller
• ServiceAccount Controller
• StatefulSet Controller
• Volume Controller
• Resource quota Controller

cloud-controller-manager 在 Kubernetes 啟用 Cloud Provider 的時候才需要，用來配合雲服務提供商的控制，也包括一系列的控制器，如

• Node Controller
• Route Controller
• Service Controller

從 v1.6 開始，cloud provider 已經經歷了幾次重大重構，以便在不修改 Kubernetes 核心代碼的同時構建自定義的雲服務商支持。參考 這里 查看如何為雲提供商構建新的 Cloud Provider。

Metrics

Controller manager metrics 提供了控制器內部邏輯的性能度量，如 Go 語言運行時度量、etcd 請求延時、雲服務商 API 請求延時、雲存儲請求延時等。Controller manager metrics 默認監聽在 kube-controller-manager 的 10252 端口，提供 Prometheus 格式的性能度量數據，可以通過 http://localhost:10252/metrics 來訪問。

$ curl http://localhost:10252/metrics
...
# HELP etcd_request_cache_add_latencies_summary Latency in microseconds of adding an object to etcd cache
# TYPE etcd_request_cache_add_latencies_summary summary
etcd_request_cache_add_latencies_summary{quantile="0.5"}NaN
etcd_request_cache_add_latencies_summary{quantile="0.9"}NaN
etcd_request_cache_add_latencies_summary{quantile="0.99"}NaN
etcd_request_cache_add_latencies_summary_sum 0
etcd_request_cache_add_latencies_summary_count 0
# HELP etcd_request_cache_get_latencies_summary Latency in microseconds of getting an object from etcd cache
# TYPE etcd_request_cache_get_latencies_summary summary
etcd_request_cache_get_latencies_summary{quantile="0.5"}NaN
etcd_request_cache_get_latencies_summary{quantile="0.9"}NaN
etcd_request_cache_get_latencies_summary{quantile="0.99"}NaN
etcd_request_cache_get_latencies_summary_sum 0
etcd_request_cache_get_latencies_summary_count 0
...

kube-controller-manager 啟動示例

kube-controller-manager \
--enable-dynamic-provisioning=true \
--feature-gates=AllAlpha=true \
--horizontal-pod-autoscaler-sync-period=10s \
--horizontal-pod-autoscaler-use-rest-clients=true \
--node-monitor-grace-period=10s \
--address=127.0.0.1 \
--leader-elect=true \
--kubeconfig=/etc/kubernetes/controller-manager.conf \
--cluster-signing-key-file=/etc/kubernetes/pki/ca.key \
--use-service-account-credentials=true \
--controllers=*,bootstrapsigner,tokencleaner \
--root-ca-file=/etc/kubernetes/pki/ca.crt \
--service-account-private-key-file=/etc/kubernetes/pki/sa.key \
--cluster-signing-cert-file=/etc/kubernetes/pki/ca.crt \
--allocate-node-cidrs=true \
--cluster-cidr=10.244.0.0/16 \
--node-cidr-mask-size=24

控制器

kube-controller-manager

kube-controller-manager 由一系列的控制器組成，這些控制器可以划分為三組

1. 必須啟動的控制器
   • EndpointController
   • ReplicationController
   • PodGCController
   • ResourceQuotaController
   • NamespaceController
   • ServiceAccountController
   • GarbageCollectorController
   • DaemonSetController
   • JobController
   • DeploymentController
   • ReplicaSetController
   • HPAController
   • DisruptionController
   • StatefulSetController
   • CronJobController
   • CSRSigningController
   • CSRApprovingController
   • TTLController
2. 默認啟動的可選控制器，可通過選項設置是否開啟
   • TokenController
   • NodeController
   • ServiceController
   • RouteController
   • PVBinderController
   • AttachDetachController
3. 默認禁止的可選控制器，可通過選項設置是否開啟
   • BootstrapSignerController

　　　　　　TokenCleanerController·　　　　

cloud-controller-manager 在 Kubernetes 啟用 Cloud Provider 的時候才需要，用來配合雲服務提供商的控制，也包括一系列的控制器

1. • • CloudNodeController
     • RouteController
     • ServiceController　

　　　　　　　　　　

高可用

在啟動時設置 --leader-elect=true 后，controller manager 會使用多節點選主的方式選擇主節點。只有主節點才會調用 StartControllers() 啟動所有控制器，而其他從節點則僅執行選主算法。

多節點選主的實現方法見 leaderelection.go。它實現了兩種資源鎖（Endpoint 或 ConfigMap，kube-controller-manager 和 cloud-controller-manager 都使用 Endpoint 鎖），通過更新資源的 Annotation（control-plane.alpha.kubernetes.io/leader），來確定主從關系。

高性能

從 Kubernetes 1.7 開始，所有需要監控資源變化情況的調用均推薦使用 Informer。Informer 提供了基於事件通知的只讀緩存機制，可以注冊資源變化的回調函數，並可以極大減少 API 的調用。

Informer 的使用方法可以參考這里。

Node Eviction

Node 控制器在節點異常后，會按照默認的速率（--node-eviction-rate=0.1，即每10秒一個節點的速率）進行 Node 的驅逐。Node 控制器按照 Zone 將節點划分為不同的組，再跟進 Zone 的狀態進行速率調整：

• Normal：所有節點都 Ready，默認速率驅逐。
• PartialDisruption：即超過33% 的節點 NotReady 的狀態。當異常節點比例大於 --unhealthy-zone-threshold=0.55 時開始減慢速率：
  • 小集群（即節點數量小於 --large-cluster-size-threshold=50）：停止驅逐
  • 大集群，減慢速率為 --secondary-node-eviction-rate=0.01
• FullDisruption：所有節點都 NotReady，返回使用默認速率驅逐。但當所有 Zone 都處在 FullDisruption 時，停止驅逐。