使用KubeNurse进行集群网络监控

YP小站

发布于 2021-04-07 15:36:48

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发布于 2021-04-07 15:36:48

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前言

在Kubernetes中，网络是通过第三方网络插件来提供，这些三方插件本身的实现就比较复杂，以至于在排查网络问题时常常碰壁。那么有没有什么方式来监控集群中所有的网络连接呢？

kubenurse就是这样一个项目，它通过监视集群中的所有网络连接，并提供监控指标供Prometheus采集。

Kubenurse

kubenurse的部署非常简单，使用Daemonset形式部署到集群节点上，Yaml文件在项目的example目录下。

部署成功后，每5秒钟会对/alive发一次检查请求，然后其内部会运行各种方法全方位对集群网络进行检测，为了防止过多的网络流量，会对检查结果缓存3秒。其检测机制如下：

从上图可以看出，kubenurse会对ingress、dns、apiserver、kube-proxy进行网络探测。

所有的检查都会创建公开的指标，这些指标可用于检测：

SDN网络延迟以及错误
Kubelet之间的网络延迟以及错误
Pod与apiserver通信问题
Ingress往返网络延迟以及错误
Service往返网络延迟以及错误（kube-proxy）
Kube-apiserver问题
Kube-dns（CoreDns）错误
外部DNS解析错误（ingress url解析）

然后这些数据主要通过两个监控指标来体现：

kubenurse_errors_total：按错误类型划分的错误计数器
kubenurse_request_duration：按类型划分的请求时间分布

这些指标都是通过Type类型进行标识，对应几种不同的检测目标：

api_server_direct：从节点直接检测 API Server
api_server_dns：从节点通过 DNS 检测 API Server
me_ingress：通过 Ingress 检测本服务 Service
me_service：使用 Service 检测本服务 Service
path_$KUBELET_HOSTNAME：节点之间的互相检测

然后这些指标分别按P50，P90，P99分位数进行划分，就可以根据不同的情况来确认集群网络状况了。

安装部署

这里直接使用官方的部署文件进行部署。不过需要更改几个地方。（1）首先将代码clone到本地

git clone https://github.com/postfinance/kubenurse.git

（2）进入example目录，修改ingress.yaml配置，主要是添加域名，如下。

---
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  annotations:
    kubernetes.io/ingress.class: nginx
  name: kubenurse
  namespace: kube-system
spec:
  rules:
  - host: kubenurse-test.coolops.cn
    http:
      paths:
      - backend:
          serviceName: kubenurse
          servicePort: 8080

（2）更新daemonset.yaml配置，主要是更改ingress的入口域名，如下。

---
apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  labels:
    app: kubenurse
  name: kubenurse
  namespace: kube-system
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: kubenurse
  template:
    metadata:
      labels:
        app: kubenurse
      annotations:
        prometheus.io/path: "/metrics"
        prometheus.io/port: "8080"
        prometheus.io/scheme: "http"
        prometheus.io/scrape: "true"
    spec:
      serviceAccountName: nurse
      containers:
      - name: kubenurse
        env:
        - name: KUBENURSE_INGRESS_URL
          value: kubenurse-test.coolops.cn      # 需要更改的地方
        - name: KUBENURSE_SERVICE_URL
          value: http://kubenurse.kube-system.svc.cluster.local:8080
        - name: KUBENURSE_NAMESPACE
          value: kube-system
        - name: KUBENURSE_NEIGHBOUR_FILTER
          value: "app=kubenurse"
        image: "postfinance/kubenurse:v1.2.0"
        ports:
        - containerPort: 8080
          protocol: TCP
      tolerations:
      - effect: NoSchedule
        key: node-role.kubernetes.io/master
        operator: Equal
      - effect: NoSchedule
        key: node-role.kubernetes.io/control-plane
        operator: Equal

（4）新创建一个ServiceMonitor，用于获取指标数据，如下：

apiVersion: monitoring.coreos.com/v1
kind: ServiceMonitor
metadata:
  name: kubenurse
  namespace: monitoring
  labels:
    k8s-app: kubenurse
spec:
  jobLabel: k8s-app
  endpoints:
  - port: "8080-8080" 
    interval: 30s
    scheme: http
  selector:
    matchLabels:
     app: kubenurse
  namespaceSelector:
    matchNames:
    - kube-system

（5）部署应用，在example目录下执行以下命令。

kubectl apply -f .

（6）等待所有应用变成running，如下。

# kubectl get all -n kube-system -l app=kubenurse
NAME                  READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/kubenurse-fznsw   1/1     Running   0          17h
pod/kubenurse-n52rq   1/1     Running   0          17h
pod/kubenurse-nwtl4   1/1     Running   0          17h
pod/kubenurse-xp92p   1/1     Running   0          17h
pod/kubenurse-z2ksz   1/1     Running   0          17h

NAME                TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
service/kubenurse   ClusterIP   10.96.229.244   <none>        8080/TCP   17h

NAME                       DESIRED   CURRENT   READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   NODE SELECTOR   AGE
daemonset.apps/kubenurse   5         5         5       5            5           <none>          17h

（7）到prometheus上查看是否正常获取数据。