关于kubernetes:K8S性能测试一kubemark介绍及集群手动搭建

什么是kubemark

kubemark是K8S官网给出的性能测试工具，可能利用相当小的资源，模拟出一个大规模K8S集群。其次要架构如图所示：须要一个内部 K8S集群(external cluster，须要带有worker节点)以及一套残缺的kubemark master管制面(能够是单节点也能够是多节点)，即另外一个 K8S集群(kubemark集群)，然而该只有master节点，没有worker节点。咱们须要在external cluster中部署运行hollow pod，这些pod会被动向kubemark集群中的master注册，成为kubemark集群中的 hollow node(虚构节点)。而后咱们就能够在kubemark集群中进行性能测试。尽管与实在集群的略微有点误差，不过能够代表实在集群的数据。

kubemark包含两个局部：
一个实在的kubemark master管制面，能够是单节点也能够是多节点。
一组注册到kubemark集群中的Hollow node，通常是由另一个k8s集群中的Pod模仿，该pod ip即为kubemark集群中对应Hollow node的IP。

通常来说的kubernetes节点与master通信有两类组件：kubelet，kubeproxy，而在Hollow node中：
kubeproxy：应用HollowProxy代替，模仿有效的kukeproxy相干能力
kubelet：应用HollowKubelet代替，模仿有效的kubelet相干性能，同时暴漏cadvisor端口供heapster抓取数据
因而，Hollow nodes模仿了实在node上kubelet和kubeproxy的行为，能够对master组件做出正确响应，然而不会理论创立对应的pod等资源。

总结：在external kubernetes中创立hollow node，主动注册到kubemark kubernetes中作为fake node，而后在kubemark kubernetes中进行测试，从而测试k8s的治理面(Master)性能。

kubemark我的项目编译及镜像制作

kubemark源码位于kubernetes我的项目中，编辑及制作kubemark镜像是搭建kubemark集群的第一步。
筹备好go语言版本1.17以上的环境，环境中须要装置docker，如果应用国内网络请自行配置goproxy及docker镜像减速源，而后执行命令：

mkdir -p $GOPATH/src/k8s.io/
cd $GOPATH/src/k8s.io/
git clone https://github.com/kubernetes/kubernetes.git
cd kubernetes
git checkout v1.20.10  # 此处为kubemark k8s对应的版本
./hack/build-go.sh cmd/kubemark/
cp $GOPATH/src/k8s.io/kubernetes/_output/bin/kubemark $GOPATH/src/k8s.io/kubernetes/cluster/images/kubemark/
cd $GOPATH/src/k8s.io/kubernetes/cluster/images/kubemark/
make build

制作出的容器镜像为 staging-k8s.gcr.io/kubemark，能够通过docker image ls命令看到：

此镜像后续须要在external k8s的worker节点中导入。

kubemark集群搭建实战

如果是本人从头开始搭建，须要搭建两套K8S集群，一套为external k8s，须要搭建master+worker；另一套为kubemark k8s，只须要master即可。能够应用kubespray搭建，或者应用kubeadm搭建，在本文中不赘述。
为不便演示，本次测试应用国内某云厂商提供的容器服务，创立两套K8S集群，配置如下：
external k8s：3节点Master(2核4G云主机+50G数据盘) + 2节点Worker(4核8G云主机+50G数据盘)
kubemark k8s：3节点Master(2核4G云主机+50G数据盘)

将之前制作好的kubemark镜像导入external k8s的worker节点上，登录任意external k8s的master节点，执行以下操作：
1.将kubemark k8s的config文件(任意kubemark k8s主节点的/root/.kube/config)拷贝到以后门路
2.执行以下命令在external k8s中创立ns及secret

kubectl create ns kubemark
kubectl create secret generic kubeconfig --type=Opaque --namespace=kubemark --from-file=kubelet.kubeconfig=config --from-file=kubeproxy.kubeconfig=config

3.应用以下yaml创立资源

apiVersion: v1
kind: ReplicationController
metadata:
  name: hollow-node
  namespace: kubemark
  labels:
    name: hollow-node
spec:
  replicas: 3
  selector:
    name: hollow-node
  template:
    metadata:
      labels:
        name: hollow-node
    spec:
      initContainers:
      - name: init-inotify-limit
        image: busybox:1.32
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        command: ['sysctl', '-w', 'fs.inotify.max_user_instances=1000']
        securityContext:
          privileged: true
      volumes:
      - name: kubeconfig-volume
        secret:
          secretName: kubeconfig
      - name: logs-volume
        hostPath:
          path: /var/log
      - name: no-serviceaccount-access-to-real-master
        emptyDir: {}
      containers:
      - name: hollow-kubelet
        image: staging-k8s.gcr.io/kubemark:v1.20.10
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        ports:
        - containerPort: 4194
        - containerPort: 10250
        - containerPort: 10255
        env:
        - name: NODE_NAME
          valueFrom:
            fieldRef:
              fieldPath: metadata.name
        command: [
          "/kubemark",
          "--morph=kubelet",
          "--name=$(NODE_NAME)",
          "--kubeconfig=/kubeconfig/kubelet.kubeconfig",
          "--log-file=/var/log/kubelet-$(NODE_NAME).log",
          "--logtostderr=false"
        ]
        volumeMounts:
        - name: kubeconfig-volume
          mountPath: /kubeconfig
          readOnly: true
        - name: logs-volume
          mountPath: /var/log
        resources:
          requests:
            cpu: 50m
            memory: 100M
        securityContext:
          privileged: true
      - name: hollow-proxy
        image: staging-k8s.gcr.io/kubemark:v1.20.10
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        env:
        - name: NODE_NAME
          valueFrom:
            fieldRef:
              fieldPath: metadata.name
        command: [
          "/kubemark",
          "--morph=proxy",
          "--name=$(NODE_NAME)",
          "--kubeconfig=/kubeconfig/kubeproxy.kubeconfig",
          "--log-file=/var/log/kubeproxy-$(NODE_NAME).log",
          "--logtostderr=false"
        ]
        volumeMounts:
        - name: kubeconfig-volume
          mountPath: /kubeconfig
          readOnly: true
        - name: logs-volume
          mountPath: /var/log
        resources:
          requests:
            cpu: 50m
            memory: 100M

期待hollow pod状态变为running即可

到kubemark k8s中，确认hollow pod曾经作为hollow node被注册到集群中：

至此，kubemark集群搭建结束。若想调整hollow node的数量，能够通过scale external k8s上hollow pod的rc资源replicas的形式进行。

我会在前面的文章中应用此集群及kbench工具，解说如何对k8s管制面进行性能测试。