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为应用程序设置干扰预算（Disruption Budget）

FEATURE STATE: Kubernetes v1.5 [beta]

本文展示如何限制应用程序的并发干扰数量，在允许集群管理员管理集群节点的同时保证高可用。

准备开始

你是 Kubernetes 集群中某应用的所有者，该应用有高可用要求。
你应了解如何部署无状态应用和/或有状态应用。
你应当已经阅读过关于 Pod 干扰的文档。
用户应当与集群所有者或服务提供者确认其遵从 Pod 干扰预算（Pod Disruption Budgets）的规则。

用 PodDisruptionBudget 来保护应用

确定想要使用 PodDisruptionBudget (PDB) 来保护的应用。
考虑应用对干扰的反应。
以 YAML 文件形式定义 PDB 。
通过 YAML 文件创建 PDB 对象。

确定要保护的应用

用户想要保护通过内置的 Kubernetes 控制器指定的应用，这是最常见的使用场景：

Deployment
ReplicationController
ReplicaSet
StatefulSet

在这种情况下，在控制器的 .spec.selector 字段中做记录，并在 PDB 的 .spec.selector 字段中加入同样的选择算符。

用户也可以用 PDB 来保护不受上述控制器控制的 Pod，或任意的 Pod 集合，但是正如任意控制器和选择算符中描述的，这里存在一些限制。

考虑应用对干扰的反应

确定在自发干扰时，多少实例可以在短时间内同时关闭。

无状态的前端：
- 关注：不能降低服务能力 10% 以上。
  - 解决方案：例如，使用 PDB，指定其 minAvailable 值为 90%。
单实例有状态应用：
- 关注：不要在不通知的情况下终止该应用。
  - 可能的解决方案 1：不使用 PDB，并忍受偶尔的停机。
  - 可能的解决方案 2：设置 maxUnavailable=0 的 PDB。意为（Kubernetes 范畴之外的）集群操作人员需要在终止应用前与用户协商，协商后准备停机，然后删除 PDB 表示准备接受干扰，后续再重新创建。
多实例有状态应用，如 Consul、ZooKeeper 或 etcd：
- 关注：不要将实例数量减少至低于仲裁规模，否则将出现写入失败。
  - 可能的解决方案 1：设置 maxUnavailable 值为 1 (适用于不同规模的应用)。
  - 可能的解决方案 2：设置 minAvailable 值为仲裁规模（例如规模为 5 时设置为 3）。 (允许同时出现更多的干扰)。
可重新启动的批处理任务：
- 关注：自发干扰的情况下，需要确保任务完成。
  - 可能的解决方案：不创建 PDB。任务控制器会创建一个替换 Pod。

指定百分比时的舍入逻辑

minAvailable 或 maxUnavailable 的值可以表示为整数或百分比。

指定整数值时，它表示 Pod 个数。例如，如果将 minAvailable 设置为 10，那么即使在干扰期间，也必须始终有 10 个Pod可用。
通过将值设置为百分比的字符串表示形式（例如 “50％”）来指定百分比时，它表示占总 Pod 数的百分比。例如，如果将 "minUnavailable" 设置为 “50％”，则干扰期间只允许 50％的 Pod 不可用。

如果将值指定为百分比，则可能无法映射到确切数量的 Pod。例如，如果你有 7 个 Pod，并且你将 minAvailable 设置为 "50％"，具体是 3 个 Pod 或 4 个 Pod 必须可用并非显而易见。 Kubernetes 采用向上取整到最接近的整数的办法，因此在这种情况下，必须有 4 个 Pod。你可以检查控制此行为的代码。

指定 PodDisruptionBudget

一个 PodDisruptionBudget 有 3 个字段：

标签选择算符 .spec.selector 用于指定其所作用的 Pod 集合，该字段为必需字段。
.spec.minAvailable 表示驱逐后仍须保证可用的 Pod 数量。即使因此影响到 Pod 驱逐（即该条件在和 Pod 驱逐发生冲突时优先保证）。 minAvailable 值可以是绝对值，也可以是百分比。
.spec.maxUnavailable （Kubernetes 1.7 及更高的版本中可用）表示驱逐后允许不可用的 Pod 的最大数量。其值可以是绝对值或是百分比。

说明： 对于1.8及更早的版本：当你用 kubectl 命令行工具创建 PodDisruptionBudget 对象时，如果既未指定 minAvailable 也未指定 maxUnavailable，则 minAvailable 字段有一个默认值 1。

用户在同一个 PodDisruptionBudget 中只能够指定 maxUnavailable 和 minAvailable 中的一个。 maxUnavailable 只能够用于控制存在相应控制器的 Pod 的驱逐（即不受控制器控制的 Pod 不在 maxUnavailable 控制范围内）。在下面的示例中， “所需副本” 指的是相应控制器的 scale，控制器对 PodDisruptionBudget 所选择的 Pod 进行管理。

示例 1：设置 minAvailable 值为 5 的情况下，驱逐时需保证 PodDisruptionBudget 的 selector 选中的 Pod 中 5 个或 5 个以上处于健康状态。

示例 2：设置 minAvailable 值为 30% 的情况下，驱逐时需保证 Pod 所需副本的至少 30% 处于健康状态。

示例 3：设置 maxUnavailable 值为 5 的情况下，驱逐时需保证所需副本中最多 5 个处于不可用状态。

示例 4：设置 maxUnavailable 值为 30% 的情况下，驱逐时需保证所需副本中最多 30% 处于不可用状态。

在典型用法中，干扰预算会被用于一个控制器管理的一组 Pod 中 —— 例如：一个 ReplicaSet 或 StatefulSet 中的 Pod。

说明： 干扰预算并不能真正保证指定数量/百分比的 Pod 一直处于运行状态。例如：当 Pod 集合的规模处于预算指定的最小值时，承载集合中某个 Pod 的节点发生了故障，这样就导致集合中可用 Pod 的数量低于预算指定值。预算只能够针对自发的驱逐提供保护，而不能针对所有 Pod 不可用的诱因。

设置 maxUnavailable 值为 0%（或 0）或设置 minAvailable 值为 100%（或等于副本数）可能会阻塞节点，导致资源耗尽。按照 PodDisruptionBudget 的语义，这是允许的。

用户可以在下面看到 pod 干扰预算定义的示例，它们与带有 app: zookeeper 标签的 pod 相匹配：

使用 minAvailable 的PDB 示例：

policy/zookeeper-pod-disruption-budget-minavailable.yaml Copy policy/zookeeper-pod-disruption-budget-minavailable.yaml to clipboard

apiVersion: policy/v1beta1
kind: PodDisruptionBudget
metadata:
  name: zk-pdb
spec:
  minAvailable: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: zookeeper

使用 maxUnavailable 的 PDB 示例（Kubernetes 1.7 或更高的版本）：

policy/zookeeper-pod-disruption-budget-maxunavailable.yaml Copy policy/zookeeper-pod-disruption-budget-maxunavailable.yaml to clipboard

apiVersion: policy/v1beta1
kind: PodDisruptionBudget
metadata:
  name: zk-pdb
spec:
  maxUnavailable: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: zookeeper

例如，如果上述 zk-pdb 选择的是一个规格为 3 的 StatefulSet 对应的 Pod，那么上面两种规范的含义完全相同。推荐使用 maxUnavailable ，因为它自动响应控制器副本数量的变化。

创建 PDB 对象

你可以通过类似 kubectl apply -f mypdb.yaml 的命令来创建 PDB。

PDB 对象无法更新，必须删除后重新创建。

检查 PDB 的状态

使用 kubectl 来确认 PDB 被创建。

假设用户的名字空间下没有匹配 app: zookeeper 的 Pod，用户会看到类似下面的信息：

kubectl get poddisruptionbudgets

NAME     MIN AVAILABLE   MAX UNAVAILABLE   ALLOWED DISRUPTIONS   AGE
zk-pdb   2               N/A               0                     7s

假设有匹配的 Pod (比如说 3 个), 那么用户会看到类似下面的信息：

kubectl get poddisruptionbudgets

NAME     MIN AVAILABLE   MAX UNAVAILABLE   ALLOWED DISRUPTIONS   AGE
zk-pdb   2               N/A               1                     7s

ALLOWED-DISRUPTIONS 值非 0 意味着干扰控制器已经感知到相应的 Pod，对匹配的 Pod 进行统计，并更新了 PDB 的状态。

用户可以通过以下命令获取更多 PDB 状态相关信息：

kubectl get poddisruptionbudgets zk-pdb -o yaml

apiVersion: policy/v1beta1
kind: PodDisruptionBudget
metadata:
  anntation: {}
  creationTimestamp: "2020-03-04T04:22:56Z"
  generation: 1
  name: zk-pdb
…
status:
  currentHealthy: 3
  desiredHealthy: 2
  disruptionsAllowed: 1
  expectedPods: 3
  observedGeneration: 1

任意控制器和选择算符

如果你只使用与内置的应用控制器（Deployment、ReplicationController、ReplicaSet 和 StatefulSet）对应的 PDB，也就是 PDB 的选择算符与控制器的选择算符相匹配，那么可以跳过这一节。

你可以使用这样的 PDB：它对应的 Pod 可能由其他类型的控制器控制，可能由 "operator" 控制，也可能为“裸的（不受控制器控制）” Pod，但该类 PDB 存在以下限制：

只能够使用 .spec.minAvailable ，而不能够使用 .spec.maxUnavailable。
只能够使用整数作为 .spec.minAvailable 的值，而不能使用百分比。

你可以令选择算符选择一个内置控制器所控制 Pod 的子集或父集。然而，当名字空间下存在多个 PDB 时，用户必须小心，保证 PDB 的选择算符之间不重叠。