Especificando un presupuesto de interrupción para tu aplicación

Esta pagina enseña cómo limitar el número de interrupciones concurrentes que afectan a tu aplicación definiendo presupuestos de interrupción de pods, Pod Disruption Budgets (PDB) en inglés. Estos presupuestos definen el mínimo número de pods que deben estar ejecutándose en todo momento para asegurar la disponibilidad de la aplicación durante operaciones de mantenimiento efectuadas sobre los nodos por los administradores del clúster.

Antes de empezar

• Tener permisos de administrador sobre la aplicación que está corriendo en Kubernetes y requiere alta disponibilidad
• Deberías saber cómo desplegar Múltiples réplicas de aplicaciones stateless y/o Múltiples réplicas de aplicaciones stateful.
• Deberías haber leído acerca de Interrupciones de un Pod.
• Deberías confirmar con el propietario del clúster o proveedor del servicio que respeten los presupuestos de interrupción de pods.

Protegiendo una aplicación con un PodDisruptionBudget

1. Identifica la aplicación que quieres proteger con un PodDisruptionBudget (PDB).
2. Revisa cómo afectan las interrupciones a tu aplicación.
3. Crea un PDB usando un archivo YAML.
4. Crea el objeto PDB desde el archivo YAML.

Identifica la aplicación que quieres proteger

El caso más común es proteger aplicaciones que usan uno de los controladores incorporados en Kubernetes:

• Deployment
• Replicationcontrolador
• ReplicaSet
• StatefulSet

En este caso, toma nota del .spec.selector que utiliza el controlador; el mismo se utilizará en el spec.selector del PDB.

También puedes utilizar PDBs para proteger pods que no están gestionados por uno de los controladores listados arriba, o agrupaciones arbitrarias de pods, con algunas restricciones descritas en controladores arbitrarios y selectores.

Revisa cómo afectan las interrupciones a tu aplicación

Decide cuántas instancias de tu aplicación pueden estar fuera de servicio al mismo tiempo debido a interrupciones voluntarias de corto plazo.

• Frontend stateless:
  • Objetivo: evitar reducir capacidad para servir por más de 10%.
    • Solución: usar un PDB que especifica minAvailable 90%.
• Aplicación Stateful con una sola instancia:
  • Objetivo: no terminar esta aplicación sin primero confirmar conmigo.
    • Posible Solución 1: No usar un PDB y tolerar inactividad ocasional.
    • Posible Solución 2: Crea un PDB con maxUnavailable=0. Entiende que el operador del clúster debe consultar contigo antes de terminar tu aplicación. Cuando el operador te contacte, prepara tu aplicación para downtime y elimina el PDB para indicar que estás preparado para la interrupción. Crea el PDB de nuevo al terminar la interrupción.
• Aplicación Stateful con múltiples instancias como Consul, ZooKeeper, etcd, Redis o MySQL:
  • Objetivo: no reducir el número de instancias por debajo del quorum, de lo contrario, las escrituras fallarían.
    • Posible Solución 1: fijar maxUnavailable a 1 (funciona con diferentes escalas de aplicación).
    • Posible Solución 2: fijar minAvailable al tamaño del quorum (e.g. 3 cuando hay un total de 5 instancias). (Permite más interrupciones a la vez.).
• Trabajos por lote reiniciables:
  • Objetivo: El trabajo debe completarse en caso de una interrupción voluntaria.
    • Posible solución: No cree un PDB. El controlador de Jobs creará un pod de reemplazo.

Lógica de redondeo al especificar porcentajes

Los valores de minAvailable o maxUnavailable pueden expresarse como un número entero o como porcentaje.

• Cuando se especifica un número entero, este representa el número de pods. Por ejemplo, si estableces minAvailable en 10, siempre deben estar disponibles 10 pods, incluso durante una interrupción.
• Cuando se especifica un porcentaje, asignando al valor una cadena de un porcentaje (por ejemplo, "50%"), este representa un porcentaje del total de pods. Por ejemplo, si estableces minAvailable a "50%", al menos el 50% de pods seguirán estando disponibles durante una interrupción.

Cuando se especifica el valor como porcentaje, es posible que no se corresponda con un número exacto de pods. Por ejemplo, si tienes 7 pods y configuras minAvailable a "50%", no queda claro si eso significa que deben estar disponibles 3 o 4 pods. Kubernetes redondea al número entero superior más cercano, por lo que en este caso, deben estar disponibles 4 pods. Cuando especificas el valor maxUnavailable como porcentaje, Kubernetes redondea al alza el número de pods que pueden sufrir interrupciones. Por lo tanto, una interrupción puede superar el porcentaje maxUnavailable definido. Puedes examinar el código que controla este comportamiento.

Especificando un PodDisruptionBudget

Un PodDisruptionBudget tiene tres atributos:

• Un label selector .spec.selector para especificar el grupo de pods donde aplicar el presupuesto. Este campo es requerido.
• .spec.minAvailable que es una descripción del número de pods del grupo que deben estar disponibles después del desalojo, incluso en ausencia del pod desalojado. minAvailable puede ser un número absoluto o un porcentaje.
• .spec.maxUnavailable (disponible en Kubernetes 1.7 y superior) que es una descripción del número de pods del grupo que pueden estar indisponibles después del desalojo. Puede ser un número absoluto o un porcentaje.

Puedes especificar únicamente un valor para maxUnavailable y minAvailable por PodDisruptionBudget. maxUnavailable solo se puede usar para controlar el desalojo de pods que tienen un controlador asociado manejándolos. En los ejemplos a continuación, "réplicas deseadas" hace referencia al valor 'scale' del controlador que gestiona el grupo de pods seleccionados por el PodDisruptionBudget.

Ejemplo 1: Con un minAvailable de 5, se permiten los desalojos siempre que dejen 5 o más pods saludables seleccionadas por el selector del presupuesto de interrupción de pods.

Ejemplo 2: Con un minAvailable del 30%, se permiten los desalojos mientras que al menos 30% de la cantidad de réplicas se mantengan saludables.

Ejemplo 3: Con un maxUnavailable de 5, se permiten desalojos siempre que haya como máximo 5 réplicas no saludables entre el número total de réplicas deseadas.

Ejemplo 4: Con un maxUnavailable de 30%, se permiten los desalojos siempre y cuando el número de réplicas no saludables no supere el 30% del total de réplicas deseadas redondeando al número entero superior más cercano. Si el número total de réplicas deseadas es solo uno, se permite que esa única réplica sufra una interrupción, lo que daría lugar a una indisponibilidad efectiva del 100%.

En el uso típico, se usaría un solo presupuesto para una colección de pods administrados por un controlador, por ejemplo, los pods en un solo ReplicaSet o StatefulSet.

Si estableces un maxUnavailable de 0% (o 0) o un minAvailable de 100% (o igual al número de réplicas), estás exigiendo que no se produzcan desalojos voluntarios.
puede prevenir que los nodos sean purgados completamente. Cuando estableces cero desalojos voluntarios para un controlador, como un ReplicaSet, no es posible drenar correctamente un nodo en el que se esté ejecutando uno de esos pods. Si intentas drenar un nodo en el que se está ejecutando un pod que no puede ser desalojado, el drenaje nunca se completará. Esto está permitido según la semántica de PodDisruptionBudget.

Puedes encontrar ejemplos de presupuestos de interrupción de pods definidos a continuación. Los ejemplos aplican al grupo de pods que tienen la etiqueta app: zookeeper.

Ejemplo de PDB usando minAvailable:

policy/zookeeper-pod-disruption-budget-minavailable.yaml

apiVersion: policy/v1
kind: PodDisruptionBudget
metadata:
  name: zk-pdb
spec:
  minAvailable: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: zookeeper

Ejemplo de PDB usando maxUnavailable:

policy/zookeeper-pod-disruption-budget-maxunavailable.yaml

apiVersion: policy/v1
kind: PodDisruptionBudget
metadata:
  name: zk-pdb
spec:
  maxUnavailable: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: zookeeper

Por ejemplo, si el objeto anterior zk-pdb selecciona los pods de un StatefulSet de tamaño 3, ambas especificaciones tienen el mismo significado exacto. Se recomienda el uso de maxUnavailable ya que responde automáticamente a los cambios en el número de réplicas del controlador correspondiente.

Crea el objeto PDB

Puedes crear o actualizar el objeto PDB haciendo uso de kubectl.

kubectl apply -f mypdb.yaml

Comprueba el estado del PDB

Utiliza kubectl para comprobar que se ha creado tu PDB.

Suponiendo que en realidad no tengas pods que coincidan con app: zookeeper en tu namespace, verás algo como esto:

kubectl get poddisruptionbudgets

NAME     MIN AVAILABLE   MAX UNAVAILABLE   ALLOWED DISRUPTIONS   AGE
zk-pdb   2               N/A               0                     7s

Si hay pods que coinciden (por ejemplo, 3), entonces debes ver algo similar a esto:

kubectl get poddisruptionbudgets

NAME     MIN AVAILABLE   MAX UNAVAILABLE   ALLOWED DISRUPTIONS   AGE
zk-pdb   2               N/A               1                     7s

El valor distinto a cero de ALLOWED DISRUPTIONS significa que el controlador de interrupción ha visto los pods, contó los pods coincidentes, y actualizó el estado del PDB.

Puedes obtener más información sobre el estado de un PDB con este comando:

kubectl get poddisruptionbudgets zk-pdb -o yaml

apiVersion: policy/v1
kind: PodDisruptionBudget
metadata:
  annotations:
…
  creationTimestamp: "2020-03-04T04:22:56Z"
  generation: 1
  name: zk-pdb
…
status:
  currentHealthy: 3
  desiredHealthy: 2
  disruptionsAllowed: 1
  expectedPods: 3
  observedGeneration: 1

Estado de salud de un pod

La implementación actual considera pods saludables a aquellos que tienen el elemento .status.conditions con type="Ready" y status="True". Estos pods son supervisados a través del campo .status.currentHealthy en el estado del PDB.

Política de desalojo de pods no saludables

Proteger una aplicación con un presupuesto de interrupción de pods garantiza que el número de pods con .status.currentHealthy no sea inferior al número especificado en .status.desiredHealthy impidiendo el desalojo de pods en estado saludable. Usando .spec.unhealthyPodEvictionPolicy, también puedes definir el criterio para considerar el desalojo de pods en estado no saludable. El comportamiento por defecto cuando no se especifica ninguna política es IfHealthyBudget.

Políticas:

IfHealthyBudget

Los pods en ejecución (.status.phase="Running"), pero que aún no estén en estado saludable, pueden ser desalojados solo si la aplicación protegida no sufre interrupciones (.status.currentHealthy es igual o mayor que .status.desiredHealthy).

Esta política garantiza que los pods en ejecución de una aplicación que ya ha sido interrumpida tenga las máximas posibilidades de llegar a un estado saludable. Esto tiene implicaciones negativas en el drenaje de nodos, que puede verse bloqueado por aplicaciones que presentan un comportamiento anómalo y que estén protegidas por un PDB. Más concretamente, aplicaciones con pods en estado CrashLoopBackOff (debido a un bug o a una configuración incorrecta), o simplemente pods que no consiguen notificar la condición Ready por cualquier motivo.

AlwaysAllow

Los pods en ejecución (.status.phase="Running"), pero que aún no estén en estado saludable, son considerados para su interrupción y pueden ser desalojados independientemente de si cumplen o no con el criterio definido en su PDB.

Esto significa que los pods de una aplicación que estén en proceso de ejecutarse, podrían no tener la oportunidad de alcanzar un estado saludable si son interrumpidos. Al aplicar esta política, los gestores de clústeres pueden desalojar fácilmente las aplicaciones que presentan un comportamiento anómalo y que están protegidas por un PDB. Más concretamente, aplicaciones con pods en estado CrashLoopBackOff (debido a un bug o a una configuración incorrecta), o simplemente pods que no consiguen notificar la condición Ready por cualquier motivo.

Controladores y selectores arbitrarios

Puedes omitir esta sección si solo utilizas PDBs con los controladores integrados de aplicaciones (Deployment, Replicationcontrolador, ReplicaSet y StatefulSet), con el selector de PDB coincidiendo con el selector del controlador.

Puedes utilizar un PDB con pods controlados por otro tipo de controlador, por un "Operator", o pods individuales, pero con las siguientes restricciones:

• solo puedes usar .spec.minAvailable, no .spec.maxUnavailable.
• solo puedes usar un número entero en .spec.minAvailable, no un porcentaje.

Puedes usar un selector que selecciona un subconjunto o superconjunto de los pods que pertenecen a un controlador incorporado. Sin embargo, cuando hay varios PDB en un namespace, debes tener cuidado de no crear PDBs cuyos selectores se superponen.