《K8s自动化运维之日常巡检：保障集群稳定运行的关键举措》
一、引言
在现代容器化的技术架构中，Kubernetes（K8s）已经成为了管理容器化应用的事实标准，K8s集群的稳定运行并非一蹴而就，日常巡检是确保其健康、高效运行的重要环节，通过自动化的日常巡检，可以及时发现潜在问题，提高运维效率，减少人工失误。
二、节点资源巡检
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1、CPU使用率检查
- 对于K8s集群中的每个节点，需要监控CPU的使用率，过高的CPU使用率可能导致容器中的应用响应缓慢甚至出现故障，通过采集节点的CPU使用数据，例如使用Prometheus等监控工具与K8s集成，可以设置合理的告警阈值，如果某个节点的CPU使用率持续超过80%，就需要深入排查是哪些容器或者进程在大量消耗CPU资源，这可能是由于应用中的某个算法执行效率低下，或者是遭受了恶意的CPU资源耗尽攻击。
2、内存使用情况监测
- 内存是另一个关键的资源指标，当节点的内存接近耗尽时，会触发OOM（Out - Of - Memory）杀手，可能会随机终止容器进程，在巡检中，要查看每个节点的内存总量、已使用量和可用量，如果发现某个节点的内存使用率过高，例如超过90%，就需要考虑是否需要调整容器的内存限制和请求，或者增加节点的内存资源，还可以分析内存占用较高的容器，查看其是否存在内存泄漏等问题。
3、磁盘空间监控
- 节点的磁盘空间对于K8s集群的正常运行至关重要，特别是存储容器镜像、日志和数据卷的磁盘分区，如果磁盘空间不足，可能会导致镜像拉取失败、日志无法写入等问题，巡检时要检查各个磁盘分区的使用情况，对于存储容器日志的分区，如果使用率超过80%，可以考虑清理旧的日志文件或者调整日志的存储策略，对于存储数据卷的分区，要确保有足够的空间供容器持久化数据。
三、Pod状态巡检
1、Pod的运行状态
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- 检查Pod的状态是日常巡检的核心内容之一，Pod可能处于Running（运行）、Pending（等待）、Failed（失败）等状态，对于处于Pending状态的Pod，需要查看其无法启动的原因，可能是资源不足（如CPU、内存请求无法满足），或者是镜像拉取失败，如果Pod处于Failed状态，要查看容器的日志以确定失败的具体原因，例如应用程序内部错误、配置错误或者依赖的服务不可用。
2、Pod的副本数量
- 在K8s中，Deployment等资源可以定义Pod的副本数量，巡检时要确保实际运行的Pod副本数量与定义的数量一致，如果副本数量不足，可能会影响应用的可用性和性能，对于一个Web应用的Deployment，如果定义了3个副本，但实际只有2个Pod在运行，那么在高流量情况下可能无法满足所有用户的请求，这时候需要排查是Pod自动扩缩容机制出现问题，还是有其他因素导致Pod无法正常启动。
四、网络状况巡检
1、Pod间网络连通性
- 确保不同Pod之间能够正常通信是K8s集群正常运行的基础，可以通过在Pod内执行网络测试命令，如ping或curl，来检查Pod间的网络连通性，如果发现Pod间无法通信，可能是网络策略配置错误、网络插件故障或者节点间网络连接出现问题，当使用Calico网络插件时，如果配置了错误的网络策略，可能会阻止合法的Pod间通信。
2、Service可达性
- Service是K8s中实现Pod对外暴露和内部访问的重要机制，巡检时要检查Service是否能够被正确访问，对于ClusterIP类型的Service，可以在集群内的Pod中尝试访问Service的IP和端口；对于NodePort和LoadBalancer类型的Service，要从集群外部检查是否能够访问对应的端口，如果Service不可达，可能是Service的配置错误，如端口映射错误，或者是后端Pod无法正常响应。
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五、K8s组件状态巡检
1、API Server健康检查
- API Server是K8s集群的控制平面核心组件，可以通过检查API Server的日志、监控其响应时间和可用性来评估其健康状况，如果API Server响应缓慢或者不可用，那么整个集群的管理操作都会受到影响，例如无法创建或删除资源、无法获取集群状态等，可以使用工具定期向API Server发送请求，检查其返回状态码和响应时间，一旦发现异常及时排查是硬件资源问题还是软件配置问题。
2、Controller Manager和Scheduler状态
- Controller Manager负责管理K8s中的各种控制器，如ReplicationController、Deployment Controller等，Scheduler负责将Pod调度到合适的节点上，巡检时要查看这两个组件的运行状态，确保它们正常工作，如果Controller Manager出现故障，可能会导致资源的状态无法正确维护，例如Pod的副本数量无法按照预期进行调整，如果Scheduler出现问题，可能会导致Pod无法被正确调度到节点上，从而影响应用的运行。
六、结论
K8s自动化日常巡检是保障集群稳定运行的重要手段，通过对节点资源、Pod状态、网络状况和K8s组件状态等多方面的巡检，可以及时发现并解决潜在问题，提高集群的可靠性和性能，在实际的运维过程中，还可以根据具体的业务需求和集群特点，定制更加完善的巡检方案，并且不断优化自动化巡检工具和流程，以适应不断变化的技术环境。
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