在Kubernetes集群中,Ingress对集群服务(Service)中外部可访问的API对象进行管理,提供七层负载均衡能力。Ingress Controller负责实现Ingress的功能,根据规则配置负载均衡并提供访问入口。在高负载场景下,CPU资源和网络连接数的不足会影响应用的性能。本文介绍如何通过部署Ingress Controller来支撑高负载应用。

前提条件

部署说明

部署高负载场景下的Ingress Controller需要考虑以下三个方面。
  • 硬件选型

    在高并发场景下,Ingress对CPU资源和网络连接数占用都非常高,所以可选增强型ECS实例,例如:

    • 计算型实例:ecs.c6e.8xlarge(32 Core 64 GB,600万PPS)
    • 网络型实例:ecs.g6e.8xlarge(32 Core 128 GB,600万PPS)
  • K8s配置
    • 设置Ingress Pod独占节点资源,添加污点和节点标签:
      kubectl label nodes $node_name ingress-pod="yes"
      kubectl taint nodes $node_name ingress-pod="yes":NoExecute
    • 设置CPU Policy为static
    • 推荐调整ingress-controller service对应的SLB规格为超强型(slb.s3.large)。
    • 推荐集群使用Terway网络插件及配置独占ENI。
  • Ingress配置
    • 设置Ingress Pod为Guaranteed类型。
      • 设置nginx-ingress-controller container的资源限制requestslimits: 15 Core 20 GiB。
      • 设置initContainer init-sysctl的资源限制requestslimits: 100 m 70 MiB。
    • 删除Ingress Pod中的podAntiAffinity,使一个节点上可调度两个Pod。
    • 调整Deployment Replicas数为新增节点数的2倍。
    • 设置ConfigMap的worker-processes数为15(预留部分给系统使用)。
    • 调整ConfigMap的keepalive链接最大请求数。
    • 关闭日志访问记录。

步骤一:添加节点

选择指定集群,创建新的节点池并添加2台节点。

创建节点池需要配置的主要参数如下所示。具体操作,请参见创建节点池

  • 选择操作系统Alibaba Cloud Linux 2.1903
  • 配置节点标签污点(Taints)
    • 设置污点(Taints)ingress-podyesEffectNoExecute
    • 设置节点标签ingress-podyes
  • 选择CPU PolicyStatic
创建节点池

步骤二:配置Ingress Controller

执行kubectl edit deploy nginx-ingress-controller -n kube-system命令打开Ingress Controller的配置文件,根据以下内容更新Ingress Controller的配置:

  • 删除Pod反亲和性配置。
    podAntiAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - labelSelector:
          matchExpressions:
          - key: app
          operator: In
          values:
          - ingress-nginx
       topologyKey: kubernetes.io/hostname
  • 配置InitContainer的requestslimits
    resources:
      limits:
        cpu: 100m
        memory: 70Mi
      requests:
        cpu: 100m
        memory: 70Mi
  • 修改nginx-ingress-controller container的requestslimits都为15 Core 20 GiB。
    resources:
      limits:
        cpu: "15"
        memory: 20Gi
      requests:
        cpu: "15"
        memory: 20Gi
  • 设置节点亲和性和容忍性。
    nodeSelector:
      ingress-pod: "yes"
    tolerations:
    - effect: NoExecute
      key: ingress-pod
      operator: Equal
      value: "yes"
  • 调整Replicas数为等于新增节点数的2倍。
  • 关闭Metrics采集,修改启动参数,添加--enable-metrics=false
    说明 如果不需要获取Metrics信息,推荐关闭Metrics采集。
    containers:
    - args:
      - /nginx-ingress-controller
      - --configmap=$(POD_NAMESPACE)/nginx-configuration
      - --tcp-services-configmap=$(POD_NAMESPACE)/tcp-services
      - --udp-services-configmap=$(POD_NAMESPACE)/udp-services
      - --annotations-prefix=nginx.ingress.kubernetes.io
      - --publish-service=$(POD_NAMESPACE)/nginx-ingress-lb
      - --enable-metrics=false
      - --v=1

步骤三:配置Ingress ConfigMap

  1. 使用kubectl edit cm nginx-ingress-controller -n kube-system更新ConfigMap,可参考以下代码示例:
    apiVersion: v1
    kind: ConfigMap
    metadata:
      name: nginx-configuration
      namespace: kube-system
    data:
      allow-backend-server-header: "true"
      enable-underscores-in-headers: "true"
      generate-request-id: "true"
      ignore-invalid-headers: "true"
      log-format-upstream: $remote_addr - [$remote_addr] - $remote_user [$time_local] "$request" $status $body_bytes_sent "$http_referer" "$http_user_agent" $request_length $request_time [$proxy_upstream_name] $upstream_addr $upstream_response_length $upstream_response_time $upstream_status $req_id $host [$proxy_alternative_upstream_name]
      max-worker-connections: "65536"
      proxy-body-size: 20m
      proxy-connect-timeout: "3"
      proxy-read-timeout: "5"
      proxy-send-timeout: "5"
      reuse-port: "true"
      server-tokens: "false"
      ssl-redirect: "false"
      upstream-keepalive-timeout: "900"
      worker-processes: 15
      worker-cpu-affinity: auto
      upstream-keepalive-connections: "300"
      upstream-keepalive-requests: "1000"
      keep-alive: "900"
      keep-alive-requests: "10000"
      disable-access-log: "true"
    说明
    • worker-processes:设置启动Nginx进程数。
    • keep-alive-requests:设置单个长连接最多可以发送多个。
    • disable-access-log:关闭日志访问记录。
  2. 采用文件方式记录访问日志并对日志轮转。
    默认的日志访问记录输出到 /dev/stdout,在高并发场景下,会占用大量CPU,故采用文件方式记录访问日志并对日志设置轮转。
    1. 以SSH方式登录部署ingress-controller Pod的ECS节点上。具体操作,请参见如何使用SSH登录Linux服务器?
    2. /etc/crontab文件结尾添加以下内容:
      */15 * * * *  root /root/nginx-log-rotate.sh
      说明 此处以每隔15分钟对日志轮转一次为例,可根据实际需求进行调整。
    3. /root目录下添加文件nginx-log-rotate.sh
      #!/bin/bash
      # 最多保留日志文件个数,可根据需求进行调整。
      keep_log_num=5
      ingress_nginx_container_ids=$(docker ps | grep nginx-ingress-controller  | grep -v pause | awk '{print $1}')
      if [[ -z "$ingress_nginx_container_ids" ]]; then
          echo "error: failed to get ingress nginx container ids"
          exit 1
      fi
      #随机睡眠5~10秒
      sleep $(( RANDOM % (10 - 5 + 1 ) + 5 ))
      for id in $ingress_nginx_container_ids; do
          docker exec $id  bash -c "cd /var/log/nginx; if [[ \$(ls access.log-* | wc -l) -gt $keep_log_num ]]; then rm -f \$(ls -t access.log-* | tail -1); fi ; mv access.log  access.log-\$(date +%F:%T) ; kill -USR1 \$(cat /tmp/nginx.pid)"
      done
    4. 执行以下命令,对nginx-log-rotate.sh文件添加可执行权限。
      chmod 755 /root/nginx-log-rotate.sh