Автоматическое масштабирование DNS по размеру кластера

В Managed Service for Kubernetes поддерживается автоматическое масштабирование сервиса DNS. В кластере Managed Service for Kubernetes работает приложение kube-dns-autoscaler, которое регулирует количество реплик CoreDNS в зависимости от:

• Количества узлов в кластере.
• Количества ядер (vCPU) в кластере.

Количество реплик рассчитывается с помощью формул.

Чтобы автоматизировать масштабирование DNS:

1. Настройте kube-dns-autoscaler.
2. Проверьте масштабирование.

Если автоматическое масштабирование потеряло актуальность, отключите его.

Если созданные ресурсы вам больше не нужны, удалите их.

Перед началом работы

1. Создайте ресурсы Kubernetes:

   Вручную

   С помощью Terraform

   1. Создайте кластер Managed Service for Kubernetes с настройкой Публичный адрес: Автоматически.

   2. Создайте группу узлов любой подходящей конфигурации.

   3. Настройте группы безопасности кластера и группы узлов. Группа безопасности кластера должна разрешать входящие подключения к портам 443 и 6443.

   1. Если у вас еще нет Terraform, установите его.

   2. Скачайте файл с настройками провайдера. Поместите его в отдельную рабочую директорию и укажите значения параметров.

   3. Скачайте в ту же рабочую директорию файл конфигурации кластера k8s-cluster.tf. В файле описаны:

      • Сеть.
      • Подсеть.
      • Группа безопасности по умолчанию и правила, необходимые для работы кластера Managed Service for Kubernetes:
        • Правила для служебного трафика.
        • Правила для доступа к API Kubernetes и управления кластером с помощью kubectl (через порты 443 и 6443).
      • Кластер Managed Service for Kubernetes.
      • Группа узлов Managed Service for Kubernetes.
      • Сервисный аккаунт, необходимый для создания кластера и группы узлов Managed Service for Kubernetes.

   4. Укажите в файле конфигурации идентификатор каталога.

   5. Выполните команду terraform init в директории с конфигурационными файлами. Эта команда инициализирует провайдер, указанный в конфигурационных файлах, и позволяет работать с ресурсами и источниками данных провайдера.

   6. Проверьте корректность файлов конфигурации Terraform с помощью команды:

      terraform validate
      

      Если в файлах конфигурации есть ошибки, Terraform на них укажет.

   7. Создайте необходимую инфраструктуру:

      1. Выполните команду для просмотра планируемых изменений:

         terraform plan
         

         Если конфигурации ресурсов описаны верно, в терминале отобразится список изменяемых ресурсов и их параметров. Это проверочный этап: ресурсы не будут изменены.

      2. Если вас устраивают планируемые изменения, внесите их:

         1. Выполните команду:

            terraform apply
            

         2. Подтвердите изменение ресурсов.

         3. Дождитесь завершения операции.

      В указанном каталоге будут созданы все требуемые ресурсы. Проверить появление ресурсов и их настройки можно в консоли управления.

2. Установите kubectl и настройте его на работу с созданным кластером.

Настройте kube-dns-autoscaler

Убедитесь, что приложение работает

Проверьте Deployment в пространстве имен kube-system:

kubectl get deployment --namespace=kube-system

Результат:

NAME                 READY  UP-TO-DATE  AVAILABLE  AGE
...
kube-dns-autoscaler  1/1    1           1          52m

Определите параметры масштабирования

Под kube-dns-autoscaler периодически запрашивает у сервера Kubernetes данные о количестве узлов и ядер в кластере. На основании этих данных выполняется расчет количества реплик CoreDNS.

Возможны два вида расчета:

• Linear (линейный режим).
• Ladder (ступенчатая функция).

Подробнее о расчетах см. в документации cluster-proportional-autoscaler.

В этом примере рассмотрен режим linear, в котором расчет выполняется по формуле:

replicas = max( ceil( cores * 1/coresPerReplica ) , ceil( nodes * 1/nodesPerReplica ) )

Где:

• coresPerReplica — параметр конфигурации, количество реплик CoreDNS на каждое ядро (vCPU) кластера.
• nodesPerReplica — параметр конфигурации, количество реплик CoreDNS на каждый узел (Node) кластера.
• cores — фактическое количество ядер (vCPU) в кластере.
• nodes — фактическое количество узлов (Node) в кластере.
• ceil — функция округления дроби до целого.
• max — функция определения максимума из двух значений.

Дополнительный параметр preventSinglePointFailure актуален, если в кластере больше одного узла. Когда параметр установлен в true, минимальное количество реплик DNS равно двум.

Также можно определить параметры конфигурации min и max, которые задают минимальное и максимальное количество реплик CoreDNS в кластере:

replicas = min(replicas, max)
replicas = max(replicas, min)

Подробнее о расчете см. в документации cluster-proportional-autoscaler.

Измените конфигурацию

1. Проверьте текущие параметры.

   В этом примере создана группа узлов node-group-1 с параметрами:

   • Количество узлов — 3.
   • Количество ядер (vCPU) — 12.

   По умолчанию установлен режим linear и следующие параметры масштабирования:

   • coresPerReplica — 256.
   • nodesPerReplica — 16.
   • preventSinglePointFailure — true.

   replicas = max( ceil( 12 * 1/256 ), ceil( 3 * 1/16 ) ) = 1
   

   Параметр preventSinglePointFailure установлен в true, поэтому количество реплик CoreDNS будет равно двум.

   Чтобы проверить информацию о подах coredns, выполните команду:

   kubectl get pods -n kube-system
   

   Результат:

   NAME                      READY  STATUS   RESTARTS  AGE
   ...
   coredns-7c646474c9-4dmjl  1/1    Running  0         128m
   coredns-7c646474c9-n7qsv  1/1    Running  0         134m
   

2. Задайте новые параметры.

   Измените конфигурацию следующим образом:

   • coresPerReplica: 4.
   • nodesPerReplica: 2.
   • preventSinglePointFailure: true.

   replicas = max( ceil( 12 * 1/4 ), ceil( 3 * 1/2 ) ) = 3
   

   Чтобы передать параметры приложению kube-dns-autoscaler, отредактируйте соответствующий ConfigMap с помощью команды:

   kubectl edit configmap kube-dns-autoscaler --namespace=kube-system
   

   Откроется текстовый редактор с конфигурацией kube-dns-autoscaler. Измените строку с параметрами:

   linear: '{"coresPerReplica":4,"nodesPerReplica":2,"preventSinglePointFailure":true}'
   

   Сохраните изменения. На экране отобразится результат операции:

   configmap/kube-dns-autoscaler edited
   

   Приложение kube-dns-autoscaler загрузит конфигурацию и масштабирует службу DNS в соответствии с новыми параметрами.

Проверьте масштабирование

Измените размер кластера

Создайте вторую группу узлов с помощью команды:

yc managed-kubernetes node-group create \
  --name node-group-2 \
  --cluster-name dns-autoscaler \
  --location zone=ru-central1-a \
  --public-ip \
  --fixed-size 2 \
  --cores 4 \
  --core-fraction 5

Результат:

done (2m43s)
...

Теперь в кластере 5 узлов с 20 ядрами. Рассчитайте количество реплик:

replicas = max( ceil( 20 * 1/4 ), ceil( 5 * 1/2 ) ) = 5

Проверьте изменения в количестве реплик CoreDNS

Выполните команду:

kubectl get pods -n kube-system

Результат:

NAME                      READY  STATUS   RESTARTS  AGE
...
coredns-7c646474c9-7l8mc  1/1    Running  0         3m30s
coredns-7c646474c9-n7qsv  1/1    Running  0         3h20m
coredns-7c646474c9-pv9cv  1/1    Running  0         3m40s
coredns-7c646474c9-r2lss  1/1    Running  0         49m
coredns-7c646474c9-s5jgz  1/1    Running  0         57m

Настройте уменьшение количества узлов

По умолчанию Cluster Autoscaler не уменьшает количество узлов в группе узлов с автоматическим масштабированием, если на этих узлах присутствуют поды из пространства имен kube-system под управлением контроллеров репликаций приложений Deployment, ReplicaSet или StatefulSet, например, поды CoreDNS. В этом случае количество узлов в группе не может стать меньше числа подов CoreDNS.

Чтобы разрешить уменьшение числа узлов, сконфигурируйте для них объект PodDisruptionBudget, в котором есть возможность останавливать до двух подов CoreDNS одновременно:

kubectl create poddisruptionbudget <имя pdb> \
  --namespace=kube-system \
  --selector k8s-app=kube-dns \
  --min-available=2

Результат:

apiVersion: policy/v1
kind: PodDisruptionBudget
metadata:
  name: <имя pdb>
spec:
  minAvailable: 2
  selector:
    matchLabels:
      k8s-app: kube-dns

Отключите масштабирование

Обнулите количество реплик в Deployment приложения kube-dns-autoscaler:

kubectl scale deployment --replicas=0 kube-dns-autoscaler --namespace=kube-system

Результат:

deployment.apps/kube-dns-autoscaler scaled

Проверьте результат с помощью команды:

kubectl get rs --namespace=kube-system

Результат:

NAME                 READY  UP-TO-DATE  AVAILABLE  AGE
...
kube-dns-autoscaler  0/0    0           0          3h53m

Удалите созданные ресурсы

Если созданные ресурсы вам больше не нужны, удалите их: