Noeuds

Un nœud est une machine de travail dans Kubernetes, connue auparavant sous le nom de minion. Un nœud peut être une machine virtuelle ou une machine physique, selon le cluster. Chaque nœud contient les services nécessaires à l'exécution de pods et est géré par les composants du master. Les services sur un nœud incluent le container runtime, kubelet et kube-proxy. Consultez la section Le Nœud Kubernetes dans le document de conception de l'architecture pour plus de détails.

Statut du nœud

Le statut d'un nœud contient les informations suivantes:

• Addresses
• Condition
• Capacity
• Info

Chaque section est décrite en détail ci-dessous.

Adresses

L'utilisation de ces champs varie en fonction de votre fournisseur de cloud ou de votre configuration physique.

• HostName: Le nom d'hôte tel que rapporté par le noyau du nœud. Peut être remplacé via le paramètre kubelet --hostname-override.
• ExternalIP: En règle générale, l'adresse IP du nœud pouvant être routé en externe (disponible de l'extérieur du cluster).
• InternalIP: En règle générale, l'adresse IP du nœud pouvant être routé uniquement dans le cluster.

Condition

Le champ conditions décrit le statut de tous les nœuds Running.

La condition de noeud est représentée sous la forme d'un objet JSON. Par exemple, la réponse suivante décrit un nœud sain.

"conditions": [
  {
    "type": "Ready",
    "status": "True"
  }
]

Si le statut de l'état Ready reste Unknown ou False plus longtemps que pod-eviction-timeout, un argument est passé au kube-controller-manager et les pods sur le nœud sont programmés pour être supprimés par le contrôleur du nœud. Le délai d’expulsion par défaut est de cinq minutes.. Dans certains cas, lorsque le nœud est inaccessible, l'apiserver est incapable de communiquer avec le kubelet sur le nœud. La décision de supprimer les pods ne peut pas être communiquée au kublet tant que la communication avec l'apiserver n'est pas rétablie. Entre-temps, les pods dont la suppression est planifiée peuvent continuer à s'exécuter sur le nœud inaccessible.

Dans les versions de Kubernetes antérieures à 1.5, le contrôleur de noeud forcait la suppression de ces pods inaccessibles de l'apiserver. Toutefois, dans la version 1.5 et ultérieure, le contrôleur de noeud ne force pas la suppression des pods tant qu'il n'est pas confirmé qu'ils ont cessé de fonctionner dans le cluster. Vous pouvez voir que les pods en cours d'exécution sur un nœud inaccessible sont dans l'état Terminating ou Unknown. Dans les cas où Kubernetes ne peut pas déduire de l'infrastructure sous-jacente si un nœud a définitivement quitté un cluster, l'administrateur du cluster peut avoir besoin de supprimer l'objet nœud à la main. La suppression de l'objet nœud de Kubernetes entraîne la suppression de tous les objets Pod exécutés sur le nœud de l'apiserver et libère leurs noms.

Dans la version 1.12, la fonctionnalité TaintNodesByCondition est promue en version bêta, ce qui permet au contrôleur de cycle de vie du nœud de créer automatiquement des marquages (taints en anglais) qui représentent des conditions. De même, l'ordonnanceur ignore les conditions lors de la prise en compte d'un nœud; au lieu de cela, il regarde les taints du nœud et les tolérances d'un pod.

Les utilisateurs peuvent désormais choisir entre l'ancien modèle de planification et un nouveau modèle de planification plus flexible. Un pod qui n’a aucune tolérance est programmé selon l’ancien modèle. Mais un pod qui tolère les taints d'un nœud particulier peut être programmé sur ce nœud.

Capacité

Décrit les ressources disponibles sur le nœud: CPU, mémoire et nombre maximal de pods pouvant être planifiés sur le nœud.

Info

Informations générales sur le noeud, telles que la version du noyau, la version de Kubernetes (versions de kubelet et kube-proxy), la version de Docker (si utilisée), le nom du système d'exploitation. Les informations sont collectées par Kubelet à partir du noeud.

Gestion

Contrairement aux pods et aux services, un nœud n'est pas créé de manière inhérente par Kubernetes: il est créé de manière externe par un cloud tel que Google Compute Engine, ou bien il existe dans votre pool de machines physiques ou virtuelles. Ainsi, lorsque Kubernetes crée un nœud, il crée un objet qui représente le nœud. Après la création, Kubernetes vérifie si le nœud est valide ou non. Par exemple, si vous essayez de créer un nœud à partir du contenu suivant:

{
  "kind": "Node",
  "apiVersion": "v1",
  "metadata": {
    "name": "10.240.79.157",
    "labels": {
      "name": "my-first-k8s-node"
    }
  }
}

Kubernetes crée un objet noeud en interne (la représentation) et valide le noeud en vérifiant son intégrité en fonction du champ metadata.name. Si le nœud est valide, c'est-à-dire si tous les services nécessaires sont en cours d'exécution, il est éligible pour exécuter un pod. Sinon, il est ignoré pour toute activité de cluster jusqu'à ce qu'il devienne valide.

Actuellement, trois composants interagissent avec l'interface de noeud Kubernetes: le contrôleur de noeud, kubelet et kubectl.

Contrôleur de nœud

Le contrôleur de noeud (node controller en anglais) est un composant du master Kubernetes qui gère divers aspects des noeuds.

Le contrôleur de nœud a plusieurs rôles dans la vie d'un nœud. La première consiste à affecter un bloc CIDR au nœud lorsqu’il est enregistré (si l’affectation CIDR est activée).

La seconde consiste à tenir à jour la liste interne des nœuds du contrôleur de nœud avec la liste des machines disponibles du fournisseur de cloud. Lorsqu'il s'exécute dans un environnement de cloud, chaque fois qu'un nœud est en mauvaise santé, le contrôleur de nœud demande au fournisseur de cloud si la machine virtuelle de ce nœud est toujours disponible. Sinon, le contrôleur de nœud supprime le nœud de sa liste de nœuds.

La troisième est la surveillance de la santé des nœuds. Le contrôleur de noeud est responsable de la mise à jour de la condition NodeReady de NodeStatus vers ConditionUnknown lorsqu'un noeud devient inaccessible (le contrôleur de noeud cesse de recevoir des heartbeats pour une raison quelconque, par exemple en raison d'une panne du noeud), puis de l'éviction ultérieure de tous les pods du noeud. (en utilisant une terminaison propre) si le nœud continue d’être inaccessible. (Les délais d'attente par défaut sont de 40 secondes pour commencer à signaler ConditionUnknown et de 5 minutes après cela pour commencer à expulser les pods.)

Le contrôleur de nœud vérifie l'état de chaque nœud toutes les --node-monitor-period secondes.

Dans les versions de Kubernetes antérieures à 1.13, NodeStatus correspond au heartbeat du nœud. À partir de Kubernetes 1.13, la fonctionnalité de bail de nœud (node lease en anglais) est introduite en tant que fonctionnalité alpha (feature gate NodeLease, KEP-0009). Lorsque la fonction de node lease est activée, chaque noeud a un objet Lease associé dans le namespace kube-node-lease qui est renouvelé périodiquement par le noeud, et NodeStatus et le node lease sont traités comme des heartbeat du noeud. Les node leases sont renouvelés fréquemment lorsque NodeStatus est signalé de nœud à master uniquement lorsque des modifications ont été apportées ou que suffisamment de temps s'est écoulé (la valeur par défaut est 1 minute, ce qui est plus long que le délai par défaut de 40 secondes pour les nœuds inaccessibles). Étant donné qu'un node lease est beaucoup plus léger qu'un NodeStatus, cette fonctionnalité rends le heartbeat d'un nœud nettement moins coûteux, tant du point de vue de l'évolutivité que des performances.

Dans Kubernetes 1.4, nous avons mis à jour la logique du contrôleur de noeud afin de mieux gérer les cas où un grand nombre de noeuds rencontrent des difficultés pour atteindre le master (par exemple parce que le master a un problème de réseau). À partir de la version 1.4, le contrôleur de noeud examine l’état de tous les noeuds du cluster lorsqu’il prend une décision concernant l’éviction des pods.

Dans la plupart des cas, le contrôleur de noeud limite le taux d’expulsion à --node-eviction-rate (0,1 par défaut) par seconde, ce qui signifie qu’il n’expulsera pas les pods de plus d’un nœud toutes les 10 secondes.

Le comportement d'éviction de noeud change lorsqu'un noeud d'une zone de disponibilité donnée devient défaillant. Le contrôleur de nœud vérifie quel pourcentage de nœuds de la zone est défaillant (la condition NodeReady est ConditionUnknown ou ConditionFalse) en même temps. Si la fraction de nœuds défaillant est au moins --unhealthy-zone-threshold (valeur par défaut de 0,55), le taux d'expulsion est réduit: si le cluster est petit (c'est-à-dire inférieur ou égal à --large-cluster-size-threshold noeuds - valeur par défaut 50) puis les expulsions sont arrêtées, sinon le taux d'expulsion est réduit à --secondary-node-eviction-rate (valeur par défaut de 0,01) par seconde.

Ces stratégies sont implémentées par zone de disponibilité car une zone de disponibilité peut être partitionnée à partir du master, tandis que les autres restent connectées. Si votre cluster ne s'étend pas sur plusieurs zones de disponibilité de fournisseur de cloud, il n'existe qu'une seule zone de disponibilité (la totalité du cluster).

L'une des principales raisons de la répartition de vos nœuds entre les zones de disponibilité est de pouvoir déplacer la charge de travail vers des zones saines lorsqu'une zone entière tombe en panne. Par conséquent, si tous les nœuds d’une zone sont défaillants, le contrôleur de nœud expulse à la vitesse normale --node-eviction-rate. Le cas pathologique se produit lorsque toutes les zones sont complètement défaillantes (c'est-à-dire qu'il n'y a pas de nœuds sains dans le cluster). Dans ce cas, le contrôleur de noeud suppose qu'il existe un problème de connectivité au master et arrête toutes les expulsions jusqu'à ce que la connectivité soit restaurée.

À partir de Kubernetes 1.6, NodeController est également responsable de l'expulsion des pods s'exécutant sur des noeuds avec des marques NoExecute, lorsque les pods ne tolèrent pas ces marques. De plus, en tant que fonctionnalité alpha désactivée par défaut, NodeController est responsable de l'ajout de marques correspondant aux problèmes de noeud tels que les noeuds inaccessibles ou non prêts. Voir cette documentation pour plus de détails sur les marques NoExecute et cette fonctionnalité alpha.

À partir de la version 1.8, le contrôleur de noeud peut être chargé de créer des tâches représentant les conditions de noeud. Ceci est une fonctionnalité alpha de la version 1.8.

Auto-enregistrement des nœuds

Lorsque l'indicateur de kubelet --register-node est à true (valeur par défaut), le kubelet tente de s'enregistrer auprès du serveur d'API. C'est le modèle préféré, utilisé par la plupart des distributions Linux.

Pour l'auto-enregistrement (self-registration en anglais), le kubelet est lancé avec les options suivantes:

• --kubeconfig - Chemin d'accès aux informations d'identification pour s'authentifier auprès de l'apiserver.
• --cloud-provider - Comment lire les métadonnées d'un fournisseur de cloud sur lui-même.
• --register-node - Enregistrement automatique avec le serveur API.
• --register-with-taints - Enregistrez le noeud avec la liste donnée de marques (séparés par des virgules <key>=<value>:<effect>). Sans effet si register-node est à false.
• --node-ip - Adresse IP du noeud.
• --node-labels - Labels à ajouter lors de l’enregistrement du noeud dans le cluster (voir Restrictions des labels appliquées par le plugin NodeRestriction admission dans les versions 1.13+).
• --node-status-update-frequency - Spécifie la fréquence à laquelle kubelet publie le statut de nœud sur master.

Quand le mode autorisation de nœud et plugin NodeRestriction admission sont activés, les kubelets sont uniquement autorisés à créer / modifier leur propre ressource de noeud.

Administration manuelle de noeuds

Un administrateur de cluster peut créer et modifier des objets de nœud.

Si l'administrateur souhaite créer des objets de noeud manuellement, définissez l'argument de kubelet: --register-node=false.

L'administrateur peut modifier les ressources du nœud (quel que soit le réglage de --register-node). Les modifications comprennent la définition de labels sur le nœud et son marquage comme non programmable.

Les étiquettes sur les nœuds peuvent être utilisées avec les sélecteurs de nœuds sur les pods pour contrôler la planification. Par exemple, pour contraindre un pod à ne pouvoir s'exécuter que sur un sous-ensemble de nœuds.

Marquer un nœud comme non planifiable empêche la planification de nouveaux pods sur ce nœud, mais n'affecte pas les pods existants sur le nœud. Ceci est utile comme étape préparatoire avant le redémarrage d'un nœud, etc. Par exemple, pour marquer un nœud comme non programmable, exécutez la commande suivante:

kubectl cordon $NODENAME

Capacité de nœud

La capacité du nœud (nombre de CPU et quantité de mémoire) fait partie de l’objet Node. Normalement, les nœuds s'enregistrent et indiquent leur capacité lors de la création de l'objet Node. Si vous faites une administration manuelle de nœud, alors vous devez définir la capacité du nœud lors de l'ajout d'un nœud.

Le scheduler Kubernetes veille à ce qu'il y ait suffisamment de ressources pour tous les pods d'un noeud. Il vérifie que la somme des demandes des conteneurs sur le nœud n'est pas supérieure à la capacité du nœud. Cela inclut tous les conteneurs lancés par le kubelet, mais pas les conteneurs lancés directement par le conteneur runtime, ni aucun processus exécuté en dehors des conteneurs.

Si vous souhaitez réserver explicitement des ressources pour des processus autres que Pod, suivez ce tutoriel pour: réserver des ressources pour les démons système.

API Object

L'objet Node est une ressource de niveau supérieur dans l'API REST de Kubernetes. Plus de détails sur l'objet API peuvent être trouvés à l'adresse suivante: Node API object.