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高效运维！K8s 多节点自动安全排空

article 2025/2/8 23:37:11

本文首发：SRE运维手记，作者亦零一

有时候，部署一套 K8s 集群相对简单和轻松，但是在集群维护过程中，往往需要遵循一些规则和流程，否则可能会出现不可预知的故障，然而，一旦建立了规则和理清了流程，这些维护工作也会变得更加简单和流畅。

背景

在 K8s 集群的维护工作中，我们难免会遇到多节点维护的场景，如规格升级、集群迁移等，通过直接排空节点的操作将变得繁琐，且有风险，容易出现服务中断、集群抖动等情况，那么如何在多节点维护（下线）时保障应用的可用性及集群的稳定性将至关重要，接下来为大家分享多节点维护如何做到安全排空的方法。

维护流程及问题

首先，我们先看一下简单的维护流程，以及在多节点维护场景中可能出现的问题。

操作流程：

将节点设置为不可调度，阻止新的Pods调度到准备维护的节点上（K8s-node-1是示例节点名称，可通过kubectl get nodes进行查看）

kubectl cordon k8s-node-1

节点排空，驱逐节点上的Pods

kubectl drain k8s-node-1 --ignore-daemonsets

参数说明： --ignore-daemonsets: 不驱逐节点上的deamonset容器，这个参数是常用的

--delete-emptydir-data: 当Pods被驱逐时，如果使用了emptyDir临时存储，数据也将被删除，可按需使用

多节点场景套用上述流程可能面临的问题：

服务中断，如某个应用有 2 个副本，但同时被驱逐；或者其中一个副本未正常启动，另一个副本又被驱逐，导致服务不可用。

Kube-apiserver和etcd负荷过大，在短时间内触发多节点的Pods驱逐将会造成集群压力，可能引发集群抖动等风险。

解决方案

引入PDB（PodDisruptionBudget）

PDB 是 K8s 中的一种机制，用于确保节点在进行维护时，应用的 Pod 副本不会被全部驱逐，从而保障应用的高可用性。所以建议将核心的应用配置上 PDB，保障其最小可运行的容器数量，如下是配置的示例。


apiVersion: policy/v1
kind: PodDisruptionBudget
metadata:
  name: zeus
  namespace: prod
spec:
  minAvailable: 1  # 保障最小可用数量为1
  selector:
    matchLabels:
      app: zeus

PDB的两个参数：

minAvailable: 指定最少必须可用的Pod数量或比例。 maxUnavailable: 指定最多可以不可用的Pod数量或比例。

PDB策略查看： kubectl get pdb -n prod 有 PDB 的加持，会让多节点维护得更加安全和放心。

分批进行操作

为了减轻 Kube-apiserver 和 etcd 的压力，避免造成 K8s集群抖动，往往选择分批进行操作，但是依靠人肉敲指令，数量少还好，如果数量多简直是要了运维老命，所以我们会借助脚本实现，具体如下：

这个脚本可以帮助你逐台设置不可调度和排空，你可根据实际场景调整执行的时间间隔，该脚本会将执行的结果输出到日志drain_nodes.log。

#!/bin/bash

# 节点列表，用逗号分隔
NODES_STRING="k8s-node-1,k8s-node-2,k8s-node-3"

# 将字符串转换为数组
IFS=',' read -r -a NODES <<< "$NODES_STRING"

SLEEP_INTERVAL=300  # 节点操作间隔（秒）

# 日志文件
LOG_FILE="drain_nodes.log"

# 清空日志
> $LOG_FILE

# 排空节点方法
drain_node() {
  local NODE=$1

  echo "[$(date)] Starting to process node $NODE" | tee -a $LOG_FILE

  # 将节点设置为不可调度
  if kubectl cordon $NODE; then
    echo "[$(date)] cordon node $NODE successfully" | tee -a $LOG_FILE
  else
    echo "[$(date)] Error cordon node $NODE" | tee -a $LOG_FILE
    return 1
  fi

  # 等待 3 秒以确保配置生效
  sleep 3

  # 排空节点
  if kubectl drain $NODE --ignore-daemonsets; then
    echo "[$(date)] Drained node $NODE successfully" | tee -a $LOG_FILE
    return 0
  else
    echo "[$(date)] Error draining node $NODE" | tee -a $LOG_FILE
    return 1
  fi
}

# 节点遍历
for NODE in "${NODES[@]}"; do
  if drain_node $NODE; then
    echo "[$(date)] Node $NODE processed successfully" | tee -a $LOG_FILE
  else
    echo "[$(date)] Failed to process node $NODE. Check $LOG_FILE for details." | tee -a $LOG_FILE
  fi
  sleep $SLEEP_INTERVAL
done

节点恢复后，需要恢复可节点调度：


#!/bin/bash

# 定义包含节点名称的字符串变量
NODES_STRING="k8s-node-1,k8s-node-2,k8s-node-3"

# 将NODES_STRING分割成数组
IFS=',' read -r -a nodes <<< "$NODES_STRING"

# 遍历每个节点并删除特定污点
for node in "${nodes[@]}"
do
  echo "Removing taint from node: $node"
  kubectl uncordon "$node"
  if [ $? -eq 0 ]; then
    echo "Successfully uncordon from node: $node"
  else
    echo "Failed to uncordon from node: $node"
  fi
done

echo "node uncordon process completed."