负载重平衡

目标

一般情况下，工作负载类资源被调度后，会保持调度结果不变，其副本分布不会轻易发生变化。 现在，假设某些特殊情况下，您想主动触发一次重调度，可以通过使用 WorkloadRebalancer 来实现。

因此，本节将指导您如何使用 WorkloadRebalancer 来触发重调度。

前提条件

Karmada 及多个子集群已安装

运行安装命令：

  1. git clone https://github.com/karmada-io/karmada
  2. cd karmada
  3. hack/local-up-karmada.sh
  4. export KUBECONFIG=~/.kube/karmada.config:~/.kube/members.config

说明：

在开始之前，我们应该至少安装三个 kubernetes 集群，一个用于安装 Karmada 控制平面，另外两个作为成员集群。 为了方便，我们直接使用 hack/local-up-karmada.sh 脚本快速准备上述集群。

执行上述命令后，您将看到 Karmada 控制平面和多个成员集群已安装完成。

教程

第一步：创建一个 Deployment

首先准备一个名为 foo 的 Deployment，您可以创建一个新文件 deployment.yaml，内容如下：

deployment.yaml

  1. apiVersion: apps/v1
  2. kind: Deployment
  3. metadata:
  4.   name: foo
  5.   labels:
  6.     app: test
  7. spec:
  8.   replicas: 3
  9.   selector:
  10.     matchLabels:
  11.       app: foo
  12.   template:
  13.     metadata:
  14.       labels:
  15.         app: foo
  16.     spec:
  17.       terminationGracePeriodSeconds: 0
  18.       containers:
  19.         - image: nginx
  20.           name: foo
  21.           resources:
  22.             limits:
  23.               cpu: 10m
  24.               memory: 10Mi
  25. ---
  26. apiVersion: policy.karmada.io/v1alpha1
  27. kind: PropagationPolicy
  28. metadata:
  29.   name: default-pp
  30. spec:
  31.   placement:
  32.     clusterTolerations:
  33.       - effect: NoExecute
  34.         key: workload-rebalancer-test
  35.         operator: Exists
  36.         tolerationSeconds: 0
  37.     clusterAffinity:
  38.       clusterNames:
  39.         - member1
  40.         - member2
  41.     replicaScheduling:
  42.       replicaDivisionPreference: Weighted
  43.       replicaSchedulingType: Divided
  44.       weightPreference:
  45.         dynamicWeight: AvailableReplicas
  46.   resourceSelectors:
  47.     - apiVersion: apps/v1
  48.       kind: Deployment
  49.       name: foo
  50.       namespace: default

然后，运行下述命令来创建这些资源：

  1. kubectl --context karmada-apiserver apply -f deployment.yaml

您可以通过下述方式来检查该步骤是否成功：

  1. $ karmadactl --karmada-context karmada-apiserver get deploy foo
  2. NAME   CLUSTER   READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE   ADOPTION
  3. foo    member1   2/2     2            2           20s   Y
  4. foo    member2   1/1     1            1           20s   Y

可以看到，2 个副本分发到 member1 集群，1 个副本分发到 member2 集群。

第二步：在 member1 集群添加 NoExecute 污点以模拟集群故障

1）运行以下命令将 NoExecute 污点添加到 member1 集群：

  1. $ karmadactl --karmada-context=karmada-apiserver taint clusters member1 workload-rebalancer-test:NoExecute
  2. cluster/member1 tainted

然后，由于集群故障转移，将触发重调度，并且所有副本将被分发到 member2 集群，您可以看到：

  1. $ karmadactl --karmada-context karmada-apiserver get deploy foo
  2. NAME   CLUSTER   READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE   ADOPTION
  3. foo    member2   3/3     3            3           57s   Y

2）运行以下命令从 member1 集群中移除上述 NoExecute 污点：

  1. $ karmadactl --karmada-context=karmada-apiserver taint clusters member1 workload-rebalancer-test:NoExecute-
  2. cluster/member1 untainted

移除污点不会导致副本传播变化，因为调度结果是惰性的，所有副本将保持在 member2 集群中不变。

第三步：创建一个 WorkloadRebalancer 来触发重调度

为了触发上述资源的重调度，您可以创建一个新文件 workload-rebalancer.yaml，内容如下：

  1. apiVersion: apps.karmada.io/v1alpha1
  2. kind: WorkloadRebalancer
  3. metadata:
  4.   name: demo
  5. spec:
  6.   workloads:
  7.     - apiVersion: apps/v1
  8.       kind: Deployment
  9.       name: foo
  10.       namespace: default

然后运行以下命令来创建该资源：

  1. kubectl --context karmada-apiserver apply -f workload-rebalancer.yaml

您将得到 workloadrebalancer.apps.karmada.io/demo created 的结果，这意味着该资源创建成功。

第四步：检查 WorkloadRebalancer 的状态

运行以下命令：

  1. $ kubectl --context karmada-apiserver get workloadrebalancer demo -o yaml
  2. apiVersion: apps.karmada.io/v1alpha1
  3. kind: WorkloadRebalancer
  4. metadata:
  5.   creationTimestamp: "2024-05-25T09:49:51Z"
  6.   generation: 1
  7.   name: demo
  8. spec:
  9.   workloads:
  10.   - apiVersion: apps/v1
  11.     kind: Deployment
  12.     name: foo
  13.     namespace: default
  14. status:
  15.   finishTime: "2024-05-25T09:49:51Z"
  16.   observedGeneration: 1
  17.   observedWorkloads:
  18.   - result: Successful
  19.     workload:
  20.       apiVersion: apps/v1
  21.       kind: Deployment
  22.       name: foo
  23.       namespace: default

因此，您可以在 workloadrebalancer/demo 的 status.observedWorkloads 字段中观察重调度的结果。 如上述结果所示，deployment/foo 已成功重新调度。

第五步：观察 WorkloadRebalancer 的实际效果。

您可以观察 deployment/foo 的副本实际分发状态：

  1. $ karmadactl --karmada-context karmada-apiserver get deploy foo
  2. NAME   CLUSTER   READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE     ADOPTION
  3. foo    member1   2/2     2            2           3m14s   Y
  4. foo    member2   1/1     1            1           4m37s   Y

您可以看到重调度已完成，有2个副本迁移回到 member1 集群，而 member2 集群中原有的1个副本保持不变。

此外，您可以观察到由 default-scheduler 发出的调度事件，例如：

  1. $ kubectl --context karmada-apiserver describe deployment foo
  2. ...
  3. Events:
  4.   Type    Reason                  Age                From                                Message
  5.   ----    ------                  ----               ----                                -------
  6.   ...
  7.   Normal   ScheduleBindingSucceed           3m34s (x2 over 4m57s)   default-scheduler                              Binding has been scheduled successfully. Result: {member1:2, member2:1}
  8.   Normal   AggregateStatusSucceed           3m20s (x20 over 4m57s)  resource-binding-status-controller             Update resourceBinding(default/foo-deployment) with AggregatedStatus successfully.
  9.   ...

第六步：更新并自动清理 WorkloadRebalancer

假设您希望 WorkloadRebalancer 能在将来自动清理，您只需编辑资源声明并将 spec.ttlSecondsAfterFinished 字段设置为 300，例如：

  1. apiVersion: apps.karmada.io/v1alpha1
  2. kind: WorkloadRebalancer
  3. metadata:
  4.   name: demo
  5. spec:
  6.   ttlSecondsAfterFinished: 300
  7.   workloads:
  8.     - apiVersion: apps/v1
  9.       kind: Deployment
  10.       name: foo
  11.       namespace: default

在您应用了这个修改后，这个 WorkloadRebalancer 资源将在 300 秒后自动删除。