Kubernetes生产环境常见故障

布满荆棘的人生 2024-02-18 11:39 111阅读 0赞

随着微服务的不断推进，使用 k8s 集群越来越多，越来越深入，随之而来会遇到一系列的问题，本文向大家介绍实际使用 k8s 遇到的一些问题以及解决方法。

**1问题一：修复 K8S 内存泄露问题**  
问题描述  
当 k8s 集群运行日久以后，有的 node 无法再新建 pod，并且出现如下错误，当重启服务器之后，才可以恢复正常使用。查看 pod 状态的时候会出现以下报错。

applying cgroup … caused: mkdir …no space left on device

或者在 describe pod 的时候出现 cannot allocate memory。

这时候你的 k8s 集群可能就存在内存泄露的问题了，当创建的 pod 越多的时候内存会泄露的越多，越快。

具体查看是否存在内存泄露

$ cat /sys/fs/cgroup/memory/kubepods/memory.kmem.slabinfo

当出现 cat: /sys/fs/cgroup/memory/kubepods/memory.kmem.slabinfo: Input/output error 则说明不存在内存泄露的情况 如果存在内存泄露会出现

slabinfo - version: 2.1
    # name            <active_objs> <num_objs> <objsize> <objperslab> <pagesperslab> : tunables <limit> <batchcount> <sharedfactor> : slabdata <active_slabs> <num_slabs> <sharedavail>

**解决方案**  
解决方法思路：关闭 runc 和 kubelet 的 kmem，因为升级内核的方案改动较大，此处不采用。

kmem 导致内存泄露的原因：

内核对于每个 cgroup 子系统的的条目数是有限制的，限制的大小定义在 kernel/cgroup.c \#L139，当正常在 cgroup 创建一个 group 的目录时，条目数就加 1。我们遇到的情况就是因为开启了 kmem accounting 功能，虽然 cgroup 的目录删除了，但是条目没有回收。这样后面就无法创建 65535 个 cgroup 了。也就是说，在当前内核版本下，开启了 kmem accounting 功能，会导致 memory cgroup 的条目泄漏无法回收。

2.1 编译 runc  
配置 go 语言环境

$ wget https://dl.google.com/go/go1.12.9.linux-amd64.tar.gz
    $ tar xf go1.12.9.linux-amd64.tar.gz -C /usr/local/
    
    # 写入bashrc
    $ vim ~/.bashrc
    $ export GOPATH="/data/Documents"
    $ export GOROOT="/usr/local/go"
    $ export PATH="$GOROOT/bin:$GOPATH/bin:$PATH"
    $ export GO111MODULE=off
    
    # 验证
    $ source ~/.bashrc
    $ go env

下载 runc 源码

$ mkdir -p /data/Documents/src/github.com/opencontainers/
    $ cd /data/Documents/src/github.com/opencontainers/
    $ git clone https://github.com/opencontainers/runc
    $ cd runc/
    $ git checkout v1.0.0-rc9  # 切到v1.0.0-rc9 tag

编译

# 安装编译组件
    $ sudo yum install libseccomp-devel
    $ make BUILDTAGS='seccomp nokmem'
    # 编译完成之后会在当前目录下看到一个runc的可执行文件,等kubelet编译完成之后会将其替换

2.2 编译 kubelet  
下载 kubernetes 源码

$ mkdir -p /root/k8s/
    $ cd /root/k8s/
    $ git clone https://github.com/kubernetes/kubernetes
    $ cd kubernetes/
    $ git checkout v1.15.3

制作编译环境的镜像(Dockerfile 如下)

FROM centos:centos7.3.1611
    
    ENV GOROOT /usr/local/go
    ENV GOPATH /usr/local/gopath
    ENV PATH /usr/local/go/bin:$PATH
    
    RUN yum install rpm-build which where rsync gcc gcc-c++ automake autoconf libtool make -y \
        && curl -L https://studygolang.com/dl/golang/go1.12.9.linux-amd64.tar.gz | tar zxvf - -C /usr/local

在制作好的 go 环境镜像中来进行编译 kubelet

$ docker run  -it --rm   -v /root/k8s/kubernetes:/usr/local/gopath/src/k8s.io/kubernetes   build-k8s:centos-7.3-go-1.12.9-k8s-1.15.3   bash
    $ cd /usr/local/gopath/src/k8s.io/kubernetes
    #编译
    $ GO111MODULE=off KUBE_GIT_TREE_STATE=clean KUBE_GIT_VERSION=v1.15.3 make kubelet GOFLAGS="-tags=nokmem"

替换原有的 runc 和 kubelet  
将原有 runc 和 kubelet 备份

$ mv /usr/bin/kubelet /home/kubelet
    $ mv /usr/bin/docker-runc /home/docker-runc

停止 docker 和 kubelet

$ systemctl stop docker
    $ systemctl stop kubelet

将编译好的 runc 和 kubelet 进行替换

$ cp kubelet /usr/bin/kubelet
    $ cp kubelet /usr/local/bin/kubelet
    $ cp runc /usr/bin/docker-runc

检查 kmem 是否关闭前需要将此节点的 pod 杀掉重启或者重启服务器,当结果为 0 时成功

$ cat /sys/fs/cgroup/memory/kubepods/burstable/memory.kmem.usage_in_bytes

检查是否还存在内存泄露的情况

$ cat /sys/fs/cgroup/memory/kubepods/memory.kmem.slabinfo

**2问题二：k8s 证书过期问题的两种处理方法**  
前情提要  
公司测试环境的 k8s 集群使用已经很长时间了,突然有一天开发联系我说 k8s 集群无法访问，开始以为是测试环境的机器磁盘空间不够了，导致组件异常或者把开发使用的镜像自动清理掉了，但是当登上机器去查验的时候发现不是这个原因。当时觉得也很疑惑。因为开发环境使用人数较少，不应该会出问题，所以就去查验 log 的相关报错信息。

问题现象  
出现 k8s api 无法调取的现象，使用 kubectl 命令获取资源均返回如下报错:

$ Unable to connect to the server: x509: certificate has expired or is not yet valid

经网上搜索之后发现应该是 k8s 集群的证书过期了，使用命令排查证书的过期时间

$ kubeadm alpha certs check-expiration

发现确实是证书过期了

相关介绍以及问题解决  
因为我们是使用 kubeadm 部署的 k8s 集群，所以更新起证书也是比较方便的，默认的证书时间有效期是一年，我们集群的 k8s 版本是 1.15.3 版本是可以使用以下命令来更新证书的，但是一年之后还是会到期，这样就很麻烦，所以我们需要了解一下 k8s 的证书，然后我们来生成一个时间很长的证书，这样我们就可以不用去总更新证书了。

$ kubeadm alpha certs renew all --config=kubeadm.yaml
    $ systemctl restart kubelet
    $ kubeadm init phase kubeconfig all --config kubeadm.yaml
    # 然后将生成的配置文件替换,重启 kube-apiserver、kube-controller、kube-scheduler、etcd 这4个容器即可

另外 kubeadm 会在控制面板升级的时候自动更新所有证书，所以使用 kubeadm 搭建的集群最佳的做法是经常升级集群，这样可以确保你的集群保持最新状态并保持合理的安全性。但是对于实际的生产环境我们可能并不会去频繁的升级集群，所以这个时候我们就需要去手动更新证书。

下面我们通过调用 k8s 的 api 来实现更新一个 10 年的证书

首先在 /etc/kubernetes/manifests/kube-controller-manager.yaml 文件加入配置

spec:
      containers:
      - command:
        - kube-controller-manager
        # 设置证书有效期为 10年
        - --experimental-cluster-signing-duration=87600h
        - --client-ca-file=/etc/kubernetes/pki/ca.crt

修改完成后 kube-controller-manager 会自动重启生效。然后我们需要使用下面的命令为 Kubernetes 证书 API 创建一个证书签名请求。如果您设置例如 cert-manager 等外部签名者，则会自动批准证书签名请求（CSRs）。否者，您必须使用 kubectl certificate 命令手动批准证书。以下 kubeadm 命令输出要批准的证书名称，然后等待批准发生：

# 需要将全部 pending 的证书全部批准
    $ kubeadm alpha certs renew all --use-api --config kubeadm.yaml &

我们还不能直接重启控制面板的几个组件，这是因为使用 kubeadm 安装的集群对应的 etcd 默认是使用的 /etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt 这个证书进行前面的，而上面我们用命令 kubectl certificate approve 批准过后的证书是使用的默认的 /etc/kubernetes/pki/ca.crt 证书进行签发的，所以我们需要替换 etcd 中的 ca 机构证书:

# 先拷贝静态 Pod 资源清单
    $ cp -r /etc/kubernetes/manifests/ /etc/kubernetes/manifests.bak
    $ vi /etc/kubernetes/manifests/etcd.yaml
    ......
    spec:
      containers:
      - command:
        - etcd
        # 修改为 CA 文件
        - --peer-trusted-ca-file=/etc/kubernetes/pki/ca.crt
        - --trusted-ca-file=/etc/kubernetes/pki/ca.crt
    ......
        volumeMounts:
        - mountPath: /var/lib/etcd
          name: etcd-data
        - mountPath: /etc/kubernetes/pki  # 更改证书目录
          name: etcd-certs
      volumes:
      - hostPath:
          path: /etc/kubernetes/pki  # 将 pki 目录挂载到 etcd 中去
          type: DirectoryOrCreate
        name: etcd-certs
      - hostPath:
          path: /var/lib/etcd
          type: DirectoryOrCreate
        name: etcd-data
    ......

由于 kube-apiserver 要连接 etcd 集群，所以也需要重新修改对应的 etcd ca 文件：

$ vi /etc/kubernetes/manifests/kube-apiserver.yaml
    ......
    spec:
      containers:
      - command:
        - kube-apiserver
        # 将etcd ca文件修改为默认的ca.crt文件
        - --etcd-cafile=/etc/kubernetes/pki/ca.crt
    ......

除此之外还需要替换 requestheader-client-ca-file 文件，默认是 /etc/kubernetes/pki/front-proxy-ca.crt 文件，现在也需要替换成默认的 CA 文件，否则使用聚合 API，比如安装了 metrics-server 后执行 kubectl top 命令就会报错：

$ cp /etc/kubernetes/pki/ca.crt /etc/kubernetes/pki/front-proxy-ca.crt  
$ cp /etc/kubernetes/pki/ca.key /etc/kubernetes/pki/front-proxy-ca.key  
这样我们就得到了一个 10 年证书的 k8s 集群，还可以通过重新编译 kubeadm 来实现一个 10 年证书的，这个我没有尝试，不过在初始化集群的时候也是一个方法。