K8S從懵圈到熟練
這樣的問題就像冰山,影藏在它們背後的複雜邏輯,往往超過我們的預想。
背景
今天我們討論的這個問題,跟K8S叢集的名稱空間有關。名稱空間是K8S叢集資源的“收納”機制。我們可以把相關的資源,“收納”到同一個名稱空間裡,以避免不相關資源之間不必要的影響。
名稱空間本身也是一種資源。通過叢集API Server入口,我們可以新建名稱空間,而對於不再使用的名稱空間,我們需要清理掉。名稱空間的Controller會通過API Server,監視叢集中名稱空間的變化,然後根據變化來執行預先定義的動作。
有時候,我們會遇到下圖中的問題,即名稱空間的狀態被標記成了“Terminating”,但卻沒有辦法被完全刪除。
從叢集入口開始
因為刪除操作是通過叢集API Server來執行的,所以我們要分析API Server的行為。跟大多數叢集元件類似,API Server提供了不同級別的日誌輸出。為了理解API Server的行為,我們將日誌級別調整到最高階。然後,通過建立刪除tobedeletedb這個名稱空間來重現問題。
但可惜的是,API Server並沒有輸出太多和這個問題有關的日誌。
相關的日誌,可以分為兩部分。一部分是名稱空間被刪除的記錄,記錄顯示客戶端工具是kubectl,以及發起操作的源IP地址是192.168.0.41,這符合預期;另外一部分是Kube Controller Manager在重複的獲取這個名稱空間的資訊。
Kube Controller Manager實現了叢集中大多數的Controller,它在重複獲取tobedeletedb的資訊,基本上可以判斷,是名稱空間的Controller在獲取這個名稱空間的資訊。
Controller在做什麼?
和上一節類似,我們通過開啟Kube Controller Manager最高級別日誌,來研究這個元件的行為。在Kube Controller Manager的日誌裡,可以看到名稱空間的Controller在不斷地嘗試一個失敗了的操作,就是清理tobedeletedb這個名稱空間裡“收納”的資源。
怎麼樣刪除“收納盒”裡的資源
這裡我們需要理解一點,就是名稱空間作為資源的“收納盒”,其實是邏輯意義上的概念。它並不像現實中的收納工具,可以把小的物件收納其中。名稱空間的“收納”實際上是一種對映關係。
這一點之所以重要,是因為它直接決定了,刪除名稱空間內部資源的方法。如果是物理意義上的“收納”,那我們只需要刪除“收納盒”,裡邊的資源就一併被刪除了。而對於邏輯意義上的關係,我們則需要羅列所有資源,並刪除那些指向需要刪除的名稱空間的資源。
API、Group、Version
怎麼樣羅列叢集中的所有資源呢,這個問題需要從叢集API的組織方式說起。K8S叢集的API不是鐵板一塊的,它是用分組和版本來組織的。這樣做的好處顯而易見,就是不同分組的API可以獨立的迭代,互不影響。常見的分組如apps,它有v1,v1beta1和v1beta2這三個版本。完整的分組/版本列表,可以使用kubectl api-versions命令看到。
我們建立的每一個資源,都必然屬於某一個API分組/版本。以下邊Ingress為例,我們指定Ingress資源的分組/版本為networking.k8s.io/v1beta1。
kind: Ingress
metadata:
name: test-ingress
spec:
rules:
- http:
paths:
- path: /testpath
backend:
serviceName: test
servicePort: 80
用一個簡單的示意圖來總結API分組和版本。
實際上,叢集有很多API分組/版本,每個API分組/版本支援特定的資源型別。我們通過yaml編排資源時,需要指定資源型別kind,以及API分組/版本apiVersion。而要列出資源,我們需要獲取API分組/版本的列表。
Controller為什麼不能刪除名稱空間裡的資源
理解了API分組/版本的概念之後,再回頭看Kube Controller Manager的日誌,就會豁然開朗。顯然名稱空間的Controller在嘗試獲取API分組/版本列表,當遇到metrics.k8s.io/v1beta1的時候,查詢失敗了。並且查詢失敗的原因是“the server is currently unable to handle the request”。
再次回到叢集入口
在上一節中,我們發現Kube Controller Manager在獲取metrics.k8s.io/v1beta1這個API分組/版本的時候失敗了。而這個查詢請求,顯然是發給API Server的。所以我們回到API Server日誌,分析metrics.k8s.io/v1beta1相關的記錄。在相同的時間點,我們看到API Server也報了同樣的錯誤“the server is currently unable to handle the request”。
顯然這裡有一個矛盾,就是API Server明顯在正常工作,為什麼在獲取metrics.k8s.io/v1beta1這個API分組版本的時候,會返回Server不可用呢?為了回答這個問題,我們需要理解一下API Server的“外掛”機制。
叢集API Server有擴充套件自己的機制,開發者可以利用這個機制,來實現API Server的“外掛”。這個“外掛”的主要功能,就是實現新的API分組/版本。API Server作為代理,會把相應的API呼叫,轉發給自己的“外掛”。
以Metrics Server為例,它實現了metrics.k8s.io/v1beta1這個API分組/版本。所有針對這個分組/版本的呼叫,都會被轉發到Metrics Server。如下圖,Metrics Server的實現,主要用到一個服務和一個pod。
而上圖中最後的apiservice,則是把“外掛”和API Server聯絡起來的機制。下圖可以看到這個apiservice詳細定義。它包括API分組/版本,以及實現了Metrics Server的服務名。有了這些資訊,API Server就能把針對metrics.k8s.io/v1beta1的呼叫,轉發給Metrics Server。
節點與Pod之間的通訊
經過簡單的測試,我們發現,這個問題實際上是API server和metrics server pod之間的通訊問題。在阿里雲K8S叢集環境裡,API Server使用的是主機網路,即ECS的網路,而Metrics Server使用的是Pod網路。這兩者之間的通訊,依賴於VPC路由表的轉發。
以上圖為例,如果API Server執行在Node A上,那它的IP地址就是192.168.0.193。假設Metrics Server的IP是172.16.1.12,那麼從API Server到Metrics Server的網路連線,必須要通過VPC路由表第二條路由規則的轉發。
檢查叢集VPC路由表,發現指向Metrics Server所在節點的路由表項缺失,所以API server和Metrics Server之間的通訊出了問題。
Route Controller為什麼不工作?
為了維持叢集VPC路由表項的正確性,阿里雲在Cloud Controller Manager內部實現了Route Controller。這個Controller在時刻監聽著叢集節點狀態,以及VPC路由表狀態。當發現路由表項缺失的時候,它會自動把缺失的路由表項填寫回去。
現在的情況,顯然和預期不一致,Route Controller顯然沒有正常工作。這個可以通過檢視Cloud Controller Manager日誌來確認。在日誌中,我們發現,Route Controller在使用叢集VPC id去查詢VPC例項的時候,沒有辦法獲取到這個例項的資訊。
但是叢集還在,ECS還在,所以VPC不可能不在了。這一點我們可以通過VPC id在VPC控制檯確認。那下邊的問題,就是為什麼Cloud Controller Manager沒有辦法獲取到這個VPC的資訊呢?
叢集節點訪問雲資源
Cloud Controller Manager獲取VPC資訊,是通過阿里雲開放API來實現的。這基本上等於,從雲上一臺ECS內部,去獲取一個VPC例項的資訊,而這需要ECS有足夠的許可權。目前的常規做法是,給ECS伺服器授予RAM角色,同時給對應的RAM角色繫結相應的角色授權。
如果叢集元件,以其所在節點的身份,不能獲取雲資源的資訊,那基本上有兩種可能性。一是ECS沒有繫結正確的RAM角色;二是RAM角色繫結的RAM角色授權沒有定義正確的授權規則。檢查節點的RAM角色,以及RAM角色所管理的授權,我們發現,針對vpc的授權策略被改掉了。
當我們把Effect修改成Allow之後,沒多久,所有的Terminating狀態的namespace全部都消失了。
問題大圖
總體來說,這個問題與K8S叢集的6個元件有關係,分別是API Server及其擴充套件Metrics Server,Namespace Controller和Route Controller,以及VPC路由表和RAM角色授權。
通過分析前三個元件的行為,我們定位到,叢集網路問題導致了API Server無法連線到Metrics Server;通過排查後三個元件,我們發現導致問題的根本原因是VPC路由表被刪除且RAM角色授權策略被改動。
後記
K8S叢集名稱空間刪除不掉的問題,是線上比較常見的一個問題。這個問題看起來無關痛癢,但實際上不僅複雜,而且意味著叢集重要功能的缺失。這篇文章全面分析了一個這樣的問題,其中的排查方法和原理,希望對大家排查類似問題有一定的幫助。
本文作者:shengdong
本文為雲棲社群原創內容,未經