Controller Manager 由 kube-controller-manager 和 cloud-controller-manager 组成，是 Kubernetes 的大脑，它通过 apiserver 监控整个集群的状态，并确保集群处于预期的工作状态。

kube-controller-manager - 图1

kube-controller-manager 由一系列的控制器组成

  • Replication Controller
  • Node Controller
  • CronJob Controller
  • Daemon Controller
  • Deployment Controller
  • Endpoint Controller
  • Garbage Collector
  • Namespace Controller
  • Job Controller
  • Pod AutoScaler
  • RelicaSet
  • Service Controller
  • ServiceAccount Controller
  • StatefulSet Controller
  • Volume Controller
  • Resource quota Controller

cloud-controller-manager 在 Kubernetes 启用 Cloud Provider 的时候才需要，用来配合云服务提供商的控制，也包括一系列的控制器，如

  • Node Controller
  • Route Controller
  • Service Controller

从 v1.6 开始，cloud provider 已经经历了几次重大重构，以便在不修改 Kubernetes 核心代码的同时构建自定义的云服务商支持。参考 这里 查看如何为云提供商构建新的 Cloud Provider。

Metrics

Controller manager metrics 提供了控制器内部逻辑的性能度量，如 Go 语言运行时度量、etcd 请求延时、云服务商 API 请求延时、云存储请求延时等。Controller manager metrics 默认监听在 kube-controller-manager 的 10252 端口，提供 Prometheus 格式的性能度量数据，可以通过 http://localhost:10252/metrics 来访问。

  1. $ curl http://localhost:10252/metrics
  2. ...
  3. # HELP etcd_request_cache_add_latencies_summary Latency in microseconds of adding an object to etcd cache
  4. # TYPE etcd_request_cache_add_latencies_summary summary
  5. etcd_request_cache_add_latencies_summary{quantile="0.5"} NaN
  6. etcd_request_cache_add_latencies_summary{quantile="0.9"} NaN
  7. etcd_request_cache_add_latencies_summary{quantile="0.99"} NaN
  8. etcd_request_cache_add_latencies_summary_sum 0
  9. etcd_request_cache_add_latencies_summary_count 0
  10. # HELP etcd_request_cache_get_latencies_summary Latency in microseconds of getting an object from etcd cache
  11. # TYPE etcd_request_cache_get_latencies_summary summary
  12. etcd_request_cache_get_latencies_summary{quantile="0.5"} NaN
  13. etcd_request_cache_get_latencies_summary{quantile="0.9"} NaN
  14. etcd_request_cache_get_latencies_summary{quantile="0.99"} NaN
  15. etcd_request_cache_get_latencies_summary_sum 0
  16. etcd_request_cache_get_latencies_summary_count 0
  17. ...

kube-controller-manager 启动示例

  1. kube-controller-manager \
  2.   --enable-dynamic-provisioning=true \
  3.   --feature-gates=AllAlpha=true \
  4.   --horizontal-pod-autoscaler-sync-period=10s \
  5.   --horizontal-pod-autoscaler-use-rest-clients=true \
  6.   --node-monitor-grace-period=10s \
  7.   --address=127.0.0.1 \
  8.   --leader-elect=true \
  9.   --kubeconfig=/etc/kubernetes/controller-manager.conf \
  10.   --cluster-signing-key-file=/etc/kubernetes/pki/ca.key \
  11.   --use-service-account-credentials=true \
  12.   --controllers=*,bootstrapsigner,tokencleaner \
  13.   --root-ca-file=/etc/kubernetes/pki/ca.crt \
  14.   --service-account-private-key-file=/etc/kubernetes/pki/sa.key \
  15.   --cluster-signing-cert-file=/etc/kubernetes/pki/ca.crt \
  16.   --allocate-node-cidrs=true \
  17.   --cluster-cidr=10.244.0.0/16 \
  18.   --node-cidr-mask-size=24

控制器

kube-controller-manager

kube-controller-manager 由一系列的控制器组成，这些控制器可以划分为三组

  1. 必须启动的控制器

    • EndpointController
    • ReplicationController
    • PodGCController
    • ResourceQuotaController
    • NamespaceController
    • ServiceAccountController
    • GarbageCollectorController
    • DaemonSetController
    • JobController
    • DeploymentController
    • ReplicaSetController
    • HPAController
    • DisruptionController
    • StatefulSetController
    • CronJobController
    • CSRSigningController
    • CSRApprovingController
    • TTLController

  2. 默认启动的可选控制器，可通过选项设置是否开启

    • TokenController
    • NodeController
    • ServiceController
    • RouteController
    • PVBinderController
    • AttachDetachController

  3. 默认禁止的可选控制器，可通过选项设置是否开启

    • BootstrapSignerController
    • TokenCleanerController

cloud-controller-manager

cloud-controller-manager 在 Kubernetes 启用 Cloud Provider 的时候才需要，用来配合云服务提供商的控制，也包括一系列的控制器

  • CloudNodeController
  • RouteController
  • ServiceController

高可用

在启动时设置 --leader-elect=true 后，controller manager 会使用多节点选主的方式选择主节点。只有主节点才会调用 StartControllers() 启动所有控制器，而其他从节点则仅执行选主算法。

多节点选主的实现方法见 leaderelection.go。它实现了两种资源锁（Endpoint 或 ConfigMap，kube-controller-manager 和 cloud-controller-manager 都使用 Endpoint 锁），通过更新资源的 Annotation（control-plane.alpha.kubernetes.io/leader），来确定主从关系。

高性能

从 Kubernetes 1.7 开始，所有需要监控资源变化情况的调用均推荐使用 Informer。Informer 提供了基于事件通知的只读缓存机制，可以注册资源变化的回调函数，并可以极大减少 API 的调用。

Informer 的使用方法可以参考 这里。

Node Eviction

Node 控制器在节点异常后，会按照默认的速率（--node-eviction-rate=0.1，即每10秒一个节点的速率）进行 Node 的驱逐。Node 控制器按照 Zone 将节点划分为不同的组，再跟进 Zone 的状态进行速率调整：

  • Normal：所有节点都 Ready，默认速率驱逐。

  • PartialDisruption：即超过33% 的节点 NotReady 的状态。当异常节点比例大于 --unhealthy-zone-threshold=0.55 时开始减慢速率：

    • 小集群（即节点数量小于 --large-cluster-size-threshold=50）：停止驱逐
    • 大集群，减慢速率为 --secondary-node-eviction-rate=0.01
  • FullDisruption：所有节点都 NotReady，返回使用默认速率驱逐。但当所有 Zone 都处在 FullDisruption 时，停止驱逐。