TKE 集群组建最佳实践

作者陈鹏，腾讯工程师，负责腾讯云 TKE 的售中、售后的技术支持，根据客户需求输出合理技术方案与最佳实践，为客户业务保驾护航。

使用 TKE 来组建 Kubernetes 集群时，会面对各种配置选项，本文将介绍几个比较重要的功能选型，给出对比与选型建议，让大家少走弯路。

Kubernetes 版本

Kubernetes 版本迭代比较快，新版本通常包含许多 bug 修复和新功能，旧版本逐渐淘汰，建议创建集群时选择当前 TKE 支持的最新版本，后续出新版本后也是可以支持 Master 和节点的版本升级的。

网络模式: GlobalRouter vs VPC-CNI

GlobalRouter 模式架构:

• 基于 CNI 和 网桥实现的容器网络能力，容器路由直接通过 VPC 底层实现；

• 容器与节点在同一网络平面，但网段不与 VPC 网段重叠，容器网段地址充裕。

VPC-CNI 模式架构:

• 基于 CNI 和 VPC 弹性网卡实现的容器网络能力，容器路由通过弹性网卡，性能相比 Global Router 约提高 10%；
• 容器与节点在同一网络平面，网段在 VPC 网段内；

• 支持 Pod 固定 IP。

网络模式对比:

支持三种使用方式：

• 创建集群时指定 GlobalRouter 模式；
• 创建集群时指定 VPC-CNI 模式，后续所有 Pod 都必须使用 VPC-CNI 模式创建；

• 创建集群时指定 GlobalRouter 模式，在需要使用 VPC-CNI 模式时为集群启用 VPC-CNI 的支持，即两种模式混用。

选型建议：

• 绝大多数情况下应该选择 GlobalRouter，容器网段地址充裕，扩展性强，能适应规模较大的业务；

• 如果后期部分业务需要用到 VPC-CNI 模式，可以在 GlobalRouter 集群再开启 VPC-CNI 支持，也就是 GlobalRouter 与 VPC-CNI 混用，仅对部分业务使用 VPC-CNI 模式；
• 如果完全了解并接受 VPC-CNI 的各种限制，并且需要集群内所有 Pod 都用 VPC-CNI 模式，可以创建集群时选择 VPC-CNI 网络插件。

参考官方文档 《如何选择容器服务网络模式》: https://cloud.tencent.com/document/product/457/41636

运行时: Docker vs Containerd

Docker 作为运行时的架构：

• kubelet 内置的 dockershim 模块帮傲娇的 docker 适配了 CRI 接口，然后 kubelet 自己调自己的 dockershim (通过 socket 文件)，然后 dockershim 再调 dockerd 接口 (Docker HTTP API)，接着 dockerd 还要再调 docker-containerd (gRPC) 来实现容器的创建与销毁等。

• 为什么调用链这么长？Kubernetes 一开始支持的就只是 Docker，后来引入了 CRI，将运行时抽象以支持多种运行时，而 Docker 跟 Kubernetes 在一些方面有一定的竞争，不甘做小弟，也就没在 dockerd 层面实现 CRI 接口，所以 kubelet 为了让 dockerd 支持 CRI，就自己为 dockerd 实现了 CRI。docker 本身内部组件也模块化了，再加上一层 CRI 适配，调用链肯定就长了。

Containerd 作为运行时的架构：

• containerd 1.1 之后，支持 CRI Plugin，即 containerd 自身这里就可以适配 CRI 接口。

• 相比 Docker 方案，调用链少了 dockershim 和 dockerd。

运行时对比：

• containerd 方案由于绕过了 dockerd，调用链更短，组件更少，占用节点资源更少，绕过了 dockerd 本身的一些 bug，但 containerd 自身也还存在一些 bug (已修复一些，灰度中)。

• docker 方案历史比较悠久，相对更成熟，支持 docker api，功能丰富，符合大多数人的使用习惯。

选型建议：

• Docker 方案 相比 containerd 更成熟，如果对稳定性要求很高，建议 docker 方案；

• 以下场景只能使用 docker:

• Docker in docker (通常在 CI 场景)

• 节点上使用 docker 命令

• 调用 docker API

• 没有以上场景建议使用 containerd。

参考官方文档 《如何选择 Containerd 和Docker》:https://cloud.tencent.com/document/product/457/35747

Service 转发模式: iptables vs ipvs

先看看 Service 的转发原理：

• 节点上的 kube-proxy 组件 watch apiserver，获取 Service 与 Endpoint，根据转发模式将其转化成 iptables 或 ipvs 规则并写到节点上；

• 集群内的 client 去访问 Service (Cluster IP)，会被 iptable/ipvs 规则负载均衡到 Service 对应的后端 pod。

转发模式对比：

• ipvs 模式性能更高，但也存在一些已知未解决的 bug；

• iptables 模式更成熟稳定。

选型建议：

• 对稳定性要求极高且 service 数量小于 2000，选 iptables；

• 其余场景首选 ipvs。

集群类型: 托管集群 vs 独立集群

托管集群:

• Master 组件用户不可见，由腾讯云托管

• 很多新功能也是会率先支持托管的集群

• Master 的计算资源会根据集群规模自动扩容

• 用户不需要为 Master 付费

独立集群:

• Master 组件用户可以完全掌控

• 用户需要为 Master 付费购买机器

选型建议:

• 一般推荐托管集群

• 如果希望能能够对 Master 完全掌控，可以使用独立集群 (比如对 Master 进行个性化定制实现高级功能)

节点操作系统

TKE 主要支持 Ubuntu 和 CentOS 两类发行版，带 “TKE-Optimized” 后缀用的是 TKE 定制优化版的内核，其它的是 linux 社区官方开源内核:

TKE-Optimized 的优势:

• 基于内核社区长期支持的 4.14.105 版本定制

• 针对容器和云场景进行优化

• 计算、存储和网络子系统均经过性能优化

• 对内核缺陷修复支持较好

• 完全开源：https://github.com/Tencent/TencentOS-kernel

选型建议:

• 推荐 “TKE-Optimized”，稳定性和技术支持都比较好

• 如果需要更高版本内核，选非 “TKE-Optimized”版本的操作系统

节点池

此特性当前正在灰度中，可申请开白名单使用。主要可用于批量管理节点：

• 节点 Label 与 Taint

• 节点组件启动参数

• 节点自定义启动脚本

• 操作系统与运行时 (暂未支持)

产品文档：https://cloud.tencent.com/document/product/457/43719

适用场景:

• 异构节点分组管理，减少管理成本

• 让集群更好支持复杂的调度规则 (Label, Taint)

• 频繁扩缩容节点，减少操作成本

• 节点日常维护(版本升级)

用法举例:

部分IO密集型业务需要高IO机型，为其创建一个节点池，配置机型并统一设置节点 Label 与 Taint，然后将 IO 密集型业务配置亲和性，选中 Label，使其调度到高 IO 机型的节点 (Taint 可以避免其它业务 Pod 调度上来)。

随着时间的推移，业务量快速上升，该 IO 密集型业务也需要更多的计算资源，在业务高峰时段，HPA 功能自动为该业务扩容了 Pod，而节点计算资源不够用，这时节点池的自动伸缩功能自动扩容了节点，扛住了流量高峰。

启动脚本

组件自定义参数

此特性当前也正在灰度中，可申请开白名单使用。

1. 创建集群时，可在集群信息界面“高级设置”中自定义 Master 组件部分启动参数：

2. 添加节点时，可在云服务器配置界面的“高级设置”中自定义 kubelet 部分启动参数：

节点启动配置

1. 新建集群时，可在云服务器配置界面的“节点启动配置”选项处添加节点启动脚本：

2. 添加节点时，可在云服务器配置界面的“高级设置”中通过自定义数据配置节点启动脚本 (可用于修改组件启动参数、内核参数等):

腾讯云容器

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