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解开 Kubernetes 中 Pod 健康检查失败之谜

云原生数据库 2023-05-10
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Pipedrive Infra 在不同的云中（主要是 AWS 和本地 OpenStack）运营自管理的 Kubernetes 集群。
截至撰写本文时，我们管理着 20 多个不同的集群，规模大小不一，有些非常具体，有些则较小。

Pod 健康检查失败的历史

我们很久以前就注意到，有时 Pod 健康检查会无缘无故地失败，然后几乎立即恢复。但是，由于这种情况很少发生且不会影响任何事情，所以没有人认为这是一个问题。
但是，随后它变得更加频繁，这意味着开发人员开始更频繁地收到有关其部署健康状况的警报。当这种情况发生时，通常会首先询问基础设施团队，但没有任何报告：一切看起来都很健康。
我们决定找出这个问题的根本原因。起初，这种情况非常罕见，很难捕捉到事件。

步骤1：日志

  • Kubernetes 工作节点的 syslog — 没有任何信息。
  • Kubelet 日志 — 没有任何信息。
  • Containerd 日志 — 没有任何信息。
  • CNI 日志 — 没有任何信息。
  • 最近失败检查的 Pod 中的日志 — 没有任何信息：它们似乎很正常。
  • 失败的 Pod “朋友”的日志 — 没有任何信息：它们似乎没有检测到任何友好服务的停机时间。
但是健康检查仍然失败，而且发生得更加频繁，出现在更多的地方！
需要注意的是：
  • 它与云没有关系：我们在 AWS ec2 和本地虚拟机中都经历了相同的失败节奏。
  • 与 CNI 无关：不同的云使用不同的 CNI。我们在本地使用 calico，在 AWS 中使用 AWS CNI。
  • 与 Containerd 或 Kubernetes 版本无关：它在任何地方都失败了。
  • 不依赖于集群负载：它发生在测试环境中，在高峰期和夜间。

由于看起来是一个“网络问题”，所以这个问题被分配给了网络团队，他们想要查看实际的流量，并使用 tcpdump 进行了调查。

步骤2：tcpdump

在流量捕获中，我们注意到当 Kubelet 向 Pod 发送 TCP SYN 时，Pod 会回复 TCP SYN-ACK，但是 Kubelet 没有跟随 TCP ACK。经过一些重试后，Kubelet 建立了一个没有问题的 TCP 会话 — 这是一个完全随机的故障。
为了确保，我们检查了失败的 TCP 流中的 seq 和 ack 数字，一切都非常正常。
我们开始怀疑工作节点上的源进程：如果 Kubelet 发生了什么事情，它不想继续怎么办？

步骤3：ss

我们每秒钟检查一次“ss -natp”的输出。这应该显示一些东西 — 至少每个进程的连接数。
我们很快发现，失败的连接被卡在 SYN-SENT 中。这与我们在 tcpdump 中看到的不符，应该是 SYN-RECV。

步骤4：conntrack

在 Conntrack 中，损坏的连接被卡在 SYN-RECV 中，这至少是可以预期的。
在通过防火墙后将返回流量返回给 Kubelet 时可能会发生什么？什么可以防止 TCP SYN-ACK 到达 Kubelet 打开的套接字？
此时，我们已经没有更多的想法了，但我们注意到卡在 SYN-SENT 或 SYN-RECV 中的连接并不完全是随机的，因为所有源端口似乎都相似。
我们允许使用广泛的端口作为源：
net.ipv4.ip_local_port_range=12000 65001
有问题的端口看起来像是 30XXX 或 31XXX，这个范围看起来非常熟悉。

步骤5：ipvs

我们使用 ipvsadm 检查了我们的 ipvs 配置，并发现所有卡在连接中的端口都被 Kubernetes nodeport 保留了。
发现根本原因是这样的：Kubelet使用一个随机源端口（例如31055）向pod发起TCP会话。TCP SYN到达pod，pod回复TCP SYN-ACK到端口31055。回复命中IPVS，我们在Kubernetes服务上使用nodeport 31055的负载均衡器。TCP SYN-ACK被重定向到服务端点（其他pod）。结果是可预测的：没有人回答。
解决健康检查失败的方法是禁止使用nodeport范围作为TCP会话的源端口。
幸运的是，只需要一行代码：
net.ipv4.ip_local_reserved_ports=”30000–32768"

在所有节点上实施后，问题立即得到解决。具有讽刺意味的是，几个小时的故障排除只产生了一行代码。



作者：Roman Kuchin

本文由“云原生数据库”小编翻译。


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