Kubernetes v1.33: Änderbarer CSI Node Allocatable Count

TL;DR

Kubernetes v1.33 führt eine alpha-Funktion namens “mutable CSI node allocatable count” ein, die es Container Storage Interface (CSI) Treibern ermöglicht, die maximale Anzahl von Volumen, die ein Knoten verarbeiten kann, dynamisch zu aktualisieren. Diese Funktion verbessert die Genauigkeit von Pod-Scheduling-Entscheidungen und verringert Fehler, die durch veraltete Kapazitätsinformationen verursacht werden.

Hauptinhalt

Die Zuverlässigkeit bei der Planung zustandsbehafteter Anwendungen in Kubernetes hängt stark von präzisen Informationen über die Verfügbarkeit von Ressourcen auf den Knoten ab. In der bisherigen Implementierung berichteten CSI-Treiber eine statische maximale Anzahl an Volumen, die einem Knoten zugewiesen werden konnten. Diese statischen Werte konnten jedoch während des Lebenszyklus eines Knotens aus verschiedenen Gründen variieren. Dazu gehören manuelle oder externe Vorgänge, die Volumen außerhalb der Kontrolle von Kubernetes an- oder abklemmen, dynamisch angefügte Netzwerkschnittstellen oder spezialisierte Hardware, die verfügbare Slots in Anspruch nimmt, sowie Szenarien mit mehreren Treibern, bei denen die Operationen eines Treibers die Kapazitätsberichte eines anderen beeinflussen.

Die neue Funktion “mutable CSI node allocatable count” ermöglicht es den CSI-Treibern, die Kapazitäten der Knoten zur Laufzeit dynamisch anzupassen und zu berichten. Dies gewährleistet, dass der Scheduler über die aktuellsten Informationen zur Knotenkapazität verfügt, was die Wahrscheinlichkeit von Scheduling-Fehlern verringert.

Die Implementierung dieser Funktion erfolgt über zwei Mechanismen zur Aktualisierung der berichteten Knotenvolumenlimits:

1. Periodische Updates: CSI-Treiber können ein Intervall festlegen, in dem die allocatable Kapazität des Knotens regelmäßig aktualisiert wird.
2. Reaktive Updates: Eine sofortige Aktualisierung wird ausgelöst, wenn ein Volumenanhängungsversuch aufgrund erschöpfter Ressourcen fehlschlägt.

Um diese alpha-Funktion zu aktivieren, muss das Feature Gate “MutableCSINodeAllocatableCount” in den Komponenten kube-apiserver und kubelet eingeschaltet werden. Ein Beispiel für die Konfiguration eines CSI-Treibers zur Aktivierung periodischer Updates alle 60 Sekunden wird bereitgestellt. Kubernetes erzwingt ein Mindestaktualisierungsintervall von 10 Sekunden, um Genauigkeit und Ressourcennutzung auszubalancieren.

Zusätzlich zu den periodischen Updates reagiert Kubernetes nun auch auf Anhängefehler. Wenn ein Volumenanhang aufgrund eines “ResourceExhausted”-Fehlers fehlschlägt, wird eine sofortige Aktualisierung des allocatable Counts ausgelöst. Diese proaktive Korrektur hilft, wiederholte Scheduling-Fehler zu verhindern und trägt zur Aufrechterhaltung der Cluster-Gesundheit bei.

Technische Details/Implikationen

Die Einführung der dynamischen Anpassung der Knoten-Kapazität hat weitreichende Auswirkungen auf die Effizienz des Pod-Schedulings. Durch die Erhöhung der Genauigkeit der verfügbaren Volumeninformationen können Administratoren die Zuverlässigkeit ihrer Anwendungen verbessern und die Ressourcen in ihren Kubernetes Clustern effektiver nutzen. Die Möglichkeit, sowohl periodische als auch reaktive Updates zu implementieren, ermöglicht eine flexible Anpassung an die spezifischen Anforderungen der jeweiligen Umgebung.

Fazit/Ausblick

Die neue Funktionalität in Kubernetes v1.33 zur dynamischen Anpassung der Knoten-Kapazität stellt einen bedeutenden Fortschritt dar, um die Effizienz und Zuverlässigkeit von Pod-Scheduling zu erhöhen. Die Kubernetes-Community wird ermutigt, diese Funktion zu testen und Feedback zu geben, um die Entwicklung in Richtung stabiler Versionen voranzutreiben.