Problèmes courants de cluster Kubernetes et comment les résoudre
Kubernetes, bien que puissant, peut parfois présenter des défis qui nécessitent un dépannage minutieux. Comprendre les problèmes courants affectant l'ensemble du cluster et leurs résolutions est crucial pour maintenir un environnement d'orchestration sain et fiable. Ce guide explore les problèmes fréquents affectant le plan de contrôle Kubernetes, etcd et les nœuds de travail, en fournissant des étapes pratiques pour les diagnostiquer et les résoudre.
Une gestion efficace des clusters Kubernetes repose sur une surveillance proactive et une approche systématique de la résolution des problèmes. En vous familiarisant avec ces problèmes courants, vous pouvez réduire considérablement les temps d'arrêt et garantir la disponibilité de vos applications.
Problèmes du plan de contrôle
Le plan de contrôle Kubernetes est le cerveau de votre cluster, gérant son état et coordonnant les opérations. Les problèmes ici peuvent avoir des conséquences considérables.
Indisponibilité du serveur API
Le serveur API est le hub central de toute communication du cluster. S'il est en panne ou ne répond pas, vous ne pourrez pas interagir avec votre cluster à l'aide de kubectl ou d'autres outils.
Symptômes :
* Les commandes kubectl expirent ou échouent avec des erreurs de connexion refusée.
* Les contrôleurs et autres composants du cluster ne peuvent pas communiquer.
Causes et solutions :
* Épuisement des ressources : Les pods du serveur API peuvent manquer de CPU ou de mémoire. Vérifiez l'utilisation des ressources à l'aide de kubectl top pods -n kube-system et adaptez le déploiement du serveur API ou les nœuds si nécessaire.
bash
kubectl get pods -n kube-system -l component=kube-apiserver -o wide
kubectl top pods -n kube-system -l component=kube-apiserver
* Problèmes réseau : Assurez-vous que les politiques réseau ou les pare-feux ne bloquent pas le trafic vers le port du serveur API (généralement 6443).
* Santé du nœud du plan de contrôle : Si le serveur API s'exécute sur un nœud spécifique, vérifiez la santé de ce nœud. Est-il surchargé, dans un état NotReady, ou subit-il des paniques du noyau ?
bash
kubectl get nodes
kubectl describe node <node-name>
* Certificats expirés : Le serveur API repose sur des certificats TLS. S'ils expirent, la communication échouera. Surveillez les dates d'expiration des certificats et renouvelez-les de manière proactive.
Échecs du gestionnaire de contrôleurs ou de l'ordonnanceur
Le gestionnaire de contrôleurs et l'ordonnanceur sont des composants critiques responsables de la gestion de l'état souhaité du cluster et de la planification des pods sur les nœuds.
Symptômes :
* De nouveaux pods ne sont pas créés ou planifiés.
* Les déploiements, les StatefulSets ou d'autres contrôleurs ne progressent pas.
* Des pods bloqués dans l'état Pending.
Causes et solutions :
* Échecs de pods : Vérifiez les journaux des pods kube-controller-manager et kube-scheduler dans l'espace de noms kube-system.
bash
kubectl logs <controller-manager-pod-name> -n kube-system
kubectl logs <scheduler-pod-name> -n kube-system
* Problèmes d'élection de leader : Ces composants utilisent l'élection de leader pour garantir qu'une seule instance est active. Les partitions réseau ou les problèmes de verrouillage d'élection de leader peuvent les rendre indisponibles.
* Permissions RBAC : Assurez-vous que les comptes de service utilisés par ces composants disposent des autorisations nécessaires pour interagir avec le serveur API.
Problèmes etcd
Etcd est la base de données clé-valeur distribuée qui sert de stockage de sauvegarde pour toutes les données du cluster Kubernetes. Sa santé est primordiale.
Dégradation des performances d'etcd
Les opérations lentes d'etcd peuvent entraîner un plan de contrôle lent ou non réactif.
Symptômes :
* Opérations kubectl lentes.
* Latence du serveur API.
* Composants du plan de contrôle signalant des délais d'attente lors de la communication avec etcd.
Causes et solutions :
* E/S disque élevées : Etcd est très sensible aux performances du disque. Utilisez des SSD rapides pour les répertoires de données etcd.
* Latence réseau : Assurez une faible latence entre les membres etcd et entre etcd et le serveur API.
* Taille de base de données volumineuse : Au fil du temps, etcd peut accumuler beaucoup de données. Compactez et défragmentez régulièrement la base de données etcd.
bash
ETCDCTL_API=3 etcdctl compact $(etcdctl --endpoints=<etcd-endpoints> --cacert=<ca.crt> --cert=<client.crt> --key=<client.key> alarm list | grep -o '[0-9]*')
ETCDCTL_API=3 etcdctl defrag --endpoints=<etcd-endpoints> --cacert=<ca.crt> --cert=<client.crt> --key=<client.key>
* Ressources insuffisantes : Assurez-vous que les pods etcd ou les nœuds dédiés disposent de CPU et de mémoire adéquats.
Indisponibilité du cluster etcd
Si etcd ne parvient pas à maintenir le quorum, l'ensemble du cluster cessera de fonctionner.
Symptômes :
* Réactivité complète du cluster.
* Le serveur API ne parvient pas à se connecter à etcd.
Causes et solutions :
* Partitions réseau : Assurez-vous que tous les membres etcd peuvent communiquer entre eux. Vérifiez les pare-feux et les configurations réseau.
* Échecs de membres : Si trop de membres etcd échouent (plus de (N-1)/2 pour un cluster de N membres), le quorum est perdu. Investiguez les membres défaillants, essayez de les redémarrer ou envisagez de restaurer à partir d'une sauvegarde.
* Corruption de disque : Vérifiez les journaux etcd pour les erreurs liées au disque. Si les données sont corrompues, vous devrez peut-être restaurer à partir d'une sauvegarde.
Astuce : Ayez toujours des sauvegardes régulières et testées d'etcd. C'est votre filet de sécurité ultime.
Problèmes de santé des nœuds
Les nœuds de travail sont là où vos pods d'application s'exécutent. Les problèmes de nœuds ont un impact direct sur la disponibilité de l'application.
Nœuds dans l'état NotReady
Un nœud devient NotReady lorsque le kubelet sur ce nœud cesse de signaler son état au serveur API.
Symptômes :
* kubectl get nodes affiche un nœud dans l'état NotReady.
* Les pods planifiés sur ce nœud peuvent devenir non planifiables ou être replanifiés ailleurs.
Causes et solutions :
* Kubelet non exécuté : Le processus kubelet a pu planter ou ne pas démarrer. Vérifiez les journaux kubelet sur le nœud.
bash
sudo journalctl -u kubelet -f
* Pénurie de ressources : Le nœud peut manquer de CPU, de mémoire ou d'espace disque, empêchant le kubelet de fonctionner correctement.
bash
kubectl describe node <node-name>
# Sur le nœud lui-même :
top
df -h
* Connectivité réseau : Le nœud a pu perdre la connectivité réseau avec le plan de contrôle.
* Problèmes Docker/Containerd : Le runtime de conteneur (par exemple, Docker, containerd) peut mal fonctionner sur le nœud.
Éviction de pods
Les pods peuvent être évincés des nœuds en raison de contraintes de ressources ou d'autres événements pilotés par des politiques.
Symptômes :
* Des pods sont trouvés dans un état Evicted.
* kubectl describe pod <pod-name> affiche Reason: Evicted et un message indiquant la cause (par exemple, the node has insufficient memory).
Causes et solutions :
* Limites de ressources : Les pods dépassant leurs limites de ressources définies (CPU/mémoire) sont candidats à l'éviction, en particulier sous pression mémoire.
* Pression sur le nœud : Le nœud peut connaître des pénuries de ressources critiques (mémoire, disque, PID). Le gestionnaire d'éviction de kubelet de Kubernetes surveille activement cela.
* Classes de qualité de service (QoS) : Les pods avec des classes de QoS inférieures (BestEffort, Burstable) sont plus susceptibles d'être évincés avant les pods de QoS Garantie.
Prévention :
* Définir les requêtes et limites de ressources : Définissez avec précision les requêtes et limites de CPU et de mémoire pour tous vos conteneurs.
yaml
resources:
requests:
memory: "64Mi"
cpu: "250m"
limits:
memory: "128Mi"
cpu: "500m"
* Utiliser les Taints et Tolerations de nœuds : Empêchez les pods indésirables d'être planifiés sur des nœuds ayant des caractéristiques ou des contraintes de ressources spécifiques.
* Surveiller les ressources des nœuds : Mettez en œuvre une surveillance robuste pour alerter sur une utilisation élevée des ressources sur les nœuds.
Problèmes de réseau
Le réseau est une source fréquente de complexité et de problèmes dans Kubernetes.
Échec de la communication pod-à-pod
Les pods peuvent être incapables de s'atteindre, même s'ils sont sur le même nœud.
Causes et solutions :
* Problèmes de plugin CNI : Le plugin Container Network Interface (CNI) (par exemple, Calico, Flannel, Cilium) est responsable du réseau des pods. Vérifiez l'état et les journaux de vos pods CNI.
bash
kubectl get pods -n kube-system -l <cni-label-selector>
kubectl logs <cni-pod-name> -n kube-system
* Politiques réseau : Des ressources NetworkPolicy mal configurées peuvent bloquer le trafic légitime.
bash
kubectl get networkpolicy --all-namespaces
* Pare-feux/Groupes de sécurité : Assurez-vous que les règles de sécurité réseau entre les nœuds et au sein du cluster autorisent le trafic nécessaire pour le CNI.
* Gestion des adresses IP (IPAM) : Les problèmes d'allocation d'adresses IP peuvent empêcher les pods d'obtenir des adresses IP ou des routes valides.
Échecs de découverte de services (DNS)
Si les pods ne parviennent pas à résoudre les noms de services, ils ne peuvent pas communiquer avec d'autres services.
Causes et solutions :
* Problèmes CoreDNS/Kube-DNS : Le service DNS du cluster (généralement CoreDNS) peut être défaillant ou mal configuré. Vérifiez ses journaux et son utilisation des ressources.
bash
kubectl logs <coredns-pod-name> -n kube-system
* Configuration DNS de kubelet : Assurez-vous que le kubelet sur chaque nœud est correctement configuré pour utiliser le service DNS du cluster. Ceci est généralement défini via le drapeau --cluster-dns.
* Connectivité réseau au DNS : Les pods doivent pouvoir atteindre l'adresse IP du service DNS.
Conclusion
Le dépannage des clusters Kubernetes nécessite une approche méthodique, en commençant par l'identification des symptômes, puis en enquêtant systématiquement sur les composants pertinents. En comprenant les points de défaillance courants du plan de contrôle, d'etcd, des nœuds et du réseau, vous pouvez diagnostiquer et résoudre efficacement les problèmes, garantissant ainsi la stabilité et les performances de votre environnement Kubernetes.
Points clés à retenir :
* Surveillez tout : Mettez en œuvre une surveillance complète de tous les composants du cluster.
* Vérifiez les journaux : Les journaux des pods et du système sont inestimables pour identifier les causes profondes.
* Comprenez les dépendances : Reconnaissez comment des composants tels qu'etcd, le serveur API et kubelet interagissent.
* Sauvegardez régulièrement : En particulier pour etcd, les sauvegardes régulières sont essentielles pour la reprise après sinistre.
* Testez les solutions : Avant d'appliquer des modifications en production, testez-les dans un environnement de staging.