Kubernetes集群中使用Sysctls

这篇文章描述了如何在Kubernetes集群中使用Sysctls。

什么是Sysctl？

在Linux中，Sysctl接口允许管理员在内核运行时修改内核参数。这些可用参数都存在于虚拟进程文件系统中的/proc/sys/目录。这些内核参数作用于各种子系统中，例如：

内核 (通用前缀：kernel.)
网络 (通用前缀：net.)
虚拟内存 (通用前缀：vm.)
设备专用 (通用前缀：dev.)
更多子系统描述见 Kernel docs.

获取所有参数列表，可运行

$ sudo sysctl -a

命名空间级vs.节点级Sysctls

在今天的Linux内核系统中有一些Sysctls是 命名空间级 的。这意味着他们在同节点的不同pod间是可配置成独立的。在kubernetes里，命名空间级是Sysctls的一个必要条件，以使其在一个pod语境里易于理解。

以下列出了Sysctls中已知的 命名空间级 ：

kernel.shm*（内核中共享内存相关参数），
kernel.msg*（内核中SystemV消息队列相关参数），
kernel.sem（内核中信号量参数），
fs.mqueue.*（内核中POSIX消息队列相关参数），
net.*（内核中网络配置项相关参数）。

Sysctls中非命名空间级的被称为 节点级 ，其必须由集群管理员手动设置，要么通过节点的底层Linux分布方式(例如，通过 /etc/sysctls.conf)，亦或在特权容器中使用Daemonset。

注意: 这是很好的做法，考虑在一个集群里给有特殊sysctl的节点设置为污点，并且给他们安排仅需要这些sysctl设置的pods。建议采用Kubernetes 污点和容点 特征来实现。

安全的 vs. 不安全的 Sysctls

Sysctls被分为 安全的 和 不安全的 sysctls。同一节点上的pods间除了适当命名空间命名一个 安全的 sysctl，还必须适当的隔离。这意味着给一个pod设置一个 安全的 sysctl

不能对相同节点上其他pod产生任何影响
不能对节点的健康造成损害
不能在pod资源限制以外获取更多的CPU和内存资源

目前看来，大多数的 命名空间级 sysctls 不一定被认为是 安全的 。

在Kubernetes 1.4版本中，以下sysctls提供了 安全的 配置：

kernel.shm_rmid_forced,
net.ipv4.ip_local_port_range,
net.ipv4.tcp_syncookies.

该列表在未来的Kubernetes版本里还会继续扩充，当kubelet提供更好的隔离机制时。

所有 安全的 sysctls 都是默认启用的。

所有 不安全的 sysctls 默认是关闭的，且必须通过每个节点基础上的集群管理手动开启。禁用不安全的sysctls的Pods将会被计划，但不会启动。

警告: 由于他们的本质是 不安全的 ，使用 不安全的 sysctls是自担风险的，并且会导致严重的问题，例如容器的错误行为，资源短缺或者是一个节点的完全破损。

使能不安全的Sysctls

牢记上面的警告，在非常特殊的情况下，例如高性能指标或是实时应用程序优化，集群管理员可以允许 不安全的 sysctls。 不安全的 sysctls 会打上kubelet标识，在逐节点的基础上被启用，例如：

$ kubelet --experimental-allowed-unsafe-sysctls 'kernel.msg*,net.ipv4.route.min_pmtu' ...

只有 命名空间级 sysctls 可以使用该方法启用。

给Pod配置Sysctls

在Kubernetes 1.4版本中，sysctl特性是一个alpha API。因此，sysctls被设置为在pods上使用注释。它们适用于同一个pod上的所有容器。

这里列举了一个例子， 安全的 和 不安全的 sysctls使用不同的注释:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: sysctl-example
  annotations:
    security.alpha.kubernetes.io/sysctls: kernel.shm_rmid_forced=1
    security.alpha.kubernetes.io/unsafe-sysctls: net.ipv4.route.min_pmtu=1000,kernel.msgmax=1 2 3
spec:
  ...

注意: 包含以上规定的 不安全的 sysctls的一个Pod，将无法启动任何不能使这两个 不安全的 sysctls明确的节点。推荐 节点级 sysctls使用 容点和污点 特征 or taints on nodes 来将这些pods分配到正确的nodes上。