为应用程序设置干扰预算（Disruption Budget）

本文展示如何限制应用程序的并发干扰数量，在允许集群管理员管理集群节点的同时保证高可用。

你是 Kubernetes 集群中某应用的所有者，该应用有高可用要求。
你应了解如何部署和/或有状态应用。
你应当已经阅读过关于的文档。
用户应当与集群所有者或服务提供者确认其遵从 Pod 干扰预算（Pod Disruption Budgets）的规则。

用 PodDisruptionBudget 来保护应用

确定想要使用 PodDisruptionBudget (PDB) 来保护的应用。
考虑应用对干扰的反应。
以 YAML 文件形式定义 PDB 。
通过 YAML 文件创建 PDB 对象。

用户想要保护通过内置的 Kubernetes 控制器指定的应用，这是最常见的使用场景：

Deployment
ReplicationController
ReplicaSet
StatefulSet

在这种情况下，在控制器的 .spec.selector 字段中做记录，并在 PDB 的 .spec.selector 字段中加入同样的选择算符。

从 1.15 版本开始，PDB 支持启用 scale 子资源的自定义控制器。

用户也可以用 PDB 来保护不受上述控制器控制的 Pod，或任意的 Pod 集合，但是正如中描述的，这里存在一些限制。

考虑应用对干扰的反应

确定在自发干扰时，多少实例可以在短时间内同时关闭。

无状态的前端：
单实例有状态应用：
- 关注：不要在不通知的情况下终止该应用。
  - 可能的解决方案 1：不使用 PDB，并忍受偶尔的停机。
  - 可能的解决方案 2：设置 maxUnavailable=0 的 PDB。意为（Kubernetes 范畴之外的）集群操作人员需要在终止应用前与用户协商，协商后准备停机，然后删除 PDB 表示准备接受干扰，后续再重新创建。
多实例有状态应用，如 Consul、ZooKeeper 或 etcd：
- 关注：不要将实例数量减少至低于仲裁规模，否则将出现写入失败。
  - 可能的解决方案 1：设置 maxUnavailable 值为 1 (适用于不同规模的应用)。
  - 可能的解决方案 2：设置 minAvailable 值为仲裁规模（例如规模为 5 时设置为 3）。 (允许同时出现更多的干扰)。
可重新启动的批处理任务：
- 关注：自发干扰的情况下，需要确保任务完成。
  - 可能的解决方案：不创建 PDB。任务控制器会创建一个替换 Pod。

minAvailable 或 maxUnavailable 的值可以表示为整数或百分比。

指定整数值时，它表示 Pod 个数。例如，如果将 minAvailable 设置为 10，那么即使在干扰期间，也必须始终有 10 个Pod可用。
通过将值设置为百分比的字符串表示形式（例如 “50％”）来指定百分比时，它表示占总 Pod 数的百分比。例如，如果将 “minUnavailable” 设置为 “50％”，则干扰期间只允许 50％的 Pod 不可用。

如果将值指定为百分比，则可能无法映射到确切数量的 Pod。例如，如果你有 7 个 Pod，并且你将 minAvailable 设置为 "50％"，具体是 3 个 Pod 或 4 个 Pod 必须可用并非显而易见。 Kubernetes 采用向上取整到最接近的整数的办法，因此在这种情况下，必须有 4 个 Pod。你可以检查控制此行为的代码。

一个 PodDisruptionBudget 有 3 个字段：

标签选择算符 .spec.selector 用于指定其所作用的 Pod 集合，该字段为必需字段。
.spec.minAvailable 表示驱逐后仍须保证可用的 Pod 数量。即使因此影响到 Pod 驱逐（即该条件在和 Pod 驱逐发生冲突时优先保证）。 minAvailable 值可以是绝对值，也可以是百分比。
.spec.maxUnavailable （Kubernetes 1.7 及更高的版本中可用）表示驱逐后允许不可用的 Pod 的最大数量。其值可以是绝对值或是百分比。

示例 1：设置 minAvailable 值为 5 的情况下，驱逐时需保证 PodDisruptionBudget 的 selector 选中的 Pod 中 5 个或 5 个以上处于健康状态。

示例 2：设置 minAvailable 值为 30% 的情况下，驱逐时需保证 Pod 所需副本的至少 30% 处于健康状态。

示例 3：设置 maxUnavailable 值为 5 的情况下，驱逐时需保证所需副本中最多 5 个处于不可用状态。

示例 4：设置 maxUnavailable 值为 30% 的情况下，驱逐时需保证所需副本中最多 30% 处于不可用状态。

在典型用法中，干扰预算会被用于一个控制器管理的一组 Pod 中 —— 例如：一个 ReplicaSet 或 StatefulSet 中的 Pod。

说明： 干扰预算并不能真正保证指定数量/百分比的 Pod 一直处于运行状态。例如：当 Pod 集合的规模处于预算指定的最小值时，承载集合中某个 Pod 的节点发生了故障，这样就导致集合中可用 Pod 的数量低于预算指定值。预算只能够针对自发的驱逐提供保护，而不能针对所有 Pod 不可用的诱因。

设置 maxUnavailable 值为 0%（或 0）或设置 minAvailable 值为 100%（或等于副本数）可能会阻塞节点，导致资源耗尽。按照 PodDisruptionBudget 的语义，这是允许的。

用户可以在下面看到 pod 干扰预算定义的示例，它们与带有 app: zookeeper 标签的 pod 相匹配：

使用 minAvailable 的PDB 示例：

policy/zookeeper-pod-disruption-budget-maxunavailable.yaml 为应用程序设置干扰预算（Disruption Budget） - 图1

apiVersion: policy/v1beta1
kind: PodDisruptionBudget
metadata:
  name: zk-pdb
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: zookeeper

例如，如果上述 zk-pdb 选择的是一个规格为 3 的 StatefulSet 对应的 Pod，那么上面两种规范的含义完全相同。推荐使用 maxUnavailable ，因为它自动响应控制器副本数量的变化。

创建 PDB 对象

你可以通过类似的命令来创建 PDB。

PDB 对象无法更新，必须删除后重新创建。

使用 kubectl 来确认 PDB 被创建。

假设用户的名字空间下没有匹配 app: zookeeper 的 Pod，用户会看到类似下面的信息：

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

假设有匹配的 Pod (比如说 3 个), 那么用户会看到类似下面的信息：

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

ALLOWED-DISRUPTIONS 值非 0 意味着干扰控制器已经感知到相应的 Pod，对匹配的 Pod 进行统计，并更新了 PDB 的状态。

用户可以通过以下命令获取更多 PDB 状态相关信息：

apiVersion: policy/v1beta1
kind: PodDisruptionBudget
metadata:
  anntation: {}
  creationTimestamp: "2020-03-04T04:22:56Z"
  generation: 1
  name: zk-pdb
…
status:
  currentHealthy: 3
  desiredHealthy: 2
  disruptionsAllowed: 1
  expectedPods: 3
  observedGeneration: 1

任意控制器和选择算符

如果你只使用与内置的应用控制器（Deployment、ReplicationController、ReplicaSet 和 StatefulSet）对应的 PDB，也就是 PDB 的选择算符与控制器的选择算符相匹配，那么可以跳过这一节。

只能够使用 .spec.minAvailable ，而不能够使用 .spec.maxUnavailable。

你可以令选择算符选择一个内置控制器所控制 Pod 的子集或父集。然而，当名字空间下存在多个 PDB 时，用户必须小心，保证 PDB 的选择算符之间不重叠。