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    容器服务 Kubernetes 版 ACK：部署高负载场景的Nginx Ingress Controller

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    容器服务 Kubernetes 版 ACK：部署高负载场景的Nginx Ingress Controller

    更新时间：Jul 18, 2024

    在Kubernetes集群中，Ingress对集群服务（Service）中外部可访问的API对象进行管理，提供七层负载均衡能力。Nginx Ingress Controller负责实现Ingress的功能，根据规则配置负载均衡并提供访问入口。在高负载场景下，CPU资源和网络连接数的不足会影响应用的性能。本文介绍如何通过部署Nginx Ingress Controller来支撑高负载应用。

    前提条件

    部署说明

    部署高负载场景下的Nginx Ingress Controller需要考虑以下三个方面。

    硬件选型

    在高并发场景下，Ingress对CPU资源和网络连接数占用都非常高，建议您选择增强型ECS实例，例如：

    • 计算型实例：ecs.c6e.8xlarge（32 Core 64 GB，600万PPS）

    • 网络型实例：ecs.g6e.8xlarge（32 Core 128 GB，600万PPS）

    关于ECS实例规格的更多信息，请参见实例规格族。

    K8s配置

    • 设置Ingress Pod独占节点资源，添加污点和节点标签： 

      kubectl label nodes $node_name ingress-pod="yes"
kubectl taint nodes $node_name ingress-pod="yes":NoExecute

    • 设置CPU Policy为static。

    • 推荐调整ingress-controller service对应的SLB规格为超强型（slb.s3.large）。

    • 推荐集群使用Terway网络插件及配置独占ENI。

    Ingress配置

    • 设置Ingress Pod为Guaranteed类型。

      • 设置nginx-ingress-controller container的资源限制requests和limits：30Core 40GiB。

      • 设置initContainer init-sysctl的资源限制requests和limits：100m 70MiB。

    • 调整Deployment Replicas数为新增节点数。

    • 设置ConfigMap的worker-processes数为28（预留部分给系统使用）。

    • 调整ConfigMap的keepalive链接最大请求数。

    • 关闭日志访问记录。

    步骤一：添加节点

    选择指定集群，创建新的节点池并添加2台节点。

    创建节点池需要配置的主要参数如下所示。具体操作，请参见创建节点池。

    • 选择操作系统为Alibaba Cloud Linux3。

    • 配置节点标签和污点（Taints）。

      • 设置污点（Taints）为ingress-pod，值为yes，Effect为NoExecute。

      • 设置节点标签为ingress-pod值为yes。

    • 选择CPU Policy为Static。

    步骤二：配置Nginx Ingress Controller

    执行kubectl edit deploy nginx-ingress-controller -n kube-system命令打开Ingress Controller的配置文件，根据以下内容更新Ingress Controller的配置：

    1. 删除Pod反亲和性配置。 

      podAntiAffinity:
  requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
  - labelSelector:
      matchExpressions:
      - key: app
      operator: In
      values:
      - ingress-nginx
   topologyKey: kubernetes.io/hostname

    2. 配置InitContainer的requests和limits。 

      resources:
  limits:
    cpu: 100m
    memory: 70Mi
  requests:
    cpu: 100m
    memory: 70Mi

    3. 修改nginx-ingress-controller container的requests和limits都为30Core 40GiB。 

      resources:
  limits:
    cpu: "30"
    memory: 40Gi
  requests:
    cpu: "30"
    memory: 40Gi

    4. 设置节点亲和性和容忍性。 

      nodeSelector:
  ingress-pod: "yes"
tolerations:
- effect: NoExecute
  key: ingress-pod
  operator: Equal
  value: "yes"

    5. 调整Replicas数为新增节点数。

    6. 关闭Metrics采集，修改启动参数，添加--enable-metrics=false。

      说明

      如果不需要获取Metrics信息，建议关闭Metrics采集。对于v1.9.3以上版本的Nginx Ingress Controller，您还可以通过配置启动参数 --exclude-socket-metrics来排除相关的指标， 例如nginx_ingress_controller_ingress_upstream_latency_seconds。这样做可以帮助减轻对系统性能的影响。

      containers:
- args:
  - /nginx-ingress-controller
  - --configmap=$(POD_NAMESPACE)/nginx-configuration
  - --tcp-services-configmap=$(POD_NAMESPACE)/tcp-services
  - --udp-services-configmap=$(POD_NAMESPACE)/udp-services
  - --annotations-prefix=nginx.ingress.kubernetes.io
  - --publish-service=$(POD_NAMESPACE)/nginx-ingress-lb
  - --enable-metrics=false
  - --v=1

    步骤三：配置Nginx Ingress ConfigMap

    1. 使用kubectl edit cm -n kube-system nginx-configuration更新ConfigMap，可参考以下代码示例：

      apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: nginx-configuration
  namespace: kube-system
data:
  allow-backend-server-header: "true"
  enable-underscores-in-headers: "true"
  generate-request-id: "true"
  ignore-invalid-headers: "true"
  log-format-upstream: $remote_addr - [$remote_addr] - $remote_user [$time_local] "$request" $status $body_bytes_sent "$http_referer" "$http_user_agent" $request_length $request_time [$proxy_upstream_name] $upstream_addr $upstream_response_length $upstream_response_time $upstream_status $req_id $host [$proxy_alternative_upstream_name]
  max-worker-connections: "65536"
  proxy-body-size: 20m
  proxy-connect-timeout: "3"
  proxy-read-timeout: "5"
  proxy-send-timeout: "5"
  reuse-port: "true"
  server-tokens: "false"
  ssl-redirect: "false"
  upstream-keepalive-timeout: "900"
  worker-processes: "28" # 设置启动的Nginx进程数，请根据您的node节点规格进行实际调整，建议调整为cpu核数-2。
  worker-cpu-affinity: auto
  upstream-keepalive-connections: "300"
  upstream-keepalive-requests: "1000" # 设置单个长连接最多可以发送多个。
  keep-alive: "900"
  keep-alive-requests: "10000"

    2. 采用文件方式记录访问日志并对日志轮转。

      默认的日志访问记录输出到/dev/stdout，在高并发场景下，会占用大量CPU，故采用文件方式记录访问日志并对日志设置轮转。

      1. 以SSH方式登录部署ingress-controller Pod的ECS节点上。具体操作，请参见通过密钥认证登录Linux实例。

      2. 在/etc/crontab文件结尾添加以下内容：

        */15 * * * *  root /root/nginx-log-rotate.sh
        说明

        此处以每隔15分钟对日志轮转一次为例，可根据实际需求进行调整。

      3. 在/root目录下添加文件nginx-log-rotate.sh。

        Docker集群

        #!/bin/bash
# 最多保留日志文件个数，可根据需求进行调整。
keep_log_num=5
ingress_nginx_container_ids=$(docker ps | grep nginx-ingress-controller | grep -v pause | awk '{print $1}')
if [[ -z "$ingress_nginx_container_ids" ]]; then
 echo "error: failed to get ingress nginx container ids"
 exit 1
fi
# 随机睡眠5~10秒。
sleep $(( RANDOM % (10 - 5 + 1 ) + 5 ))
for id in $ingress_nginx_container_ids; do
 docker exec $id bash -c "cd /var/log/nginx; if [[ \$(ls access.log-* | wc -l) -gt $keep_log_num ]]; then rm -f \$(ls -t access.log-* | tail -1); fi ; mv access.log access.log-\$(date +%F:%T) ; kill -USR1 \$(cat /tmp/nginx/nginx.pid)"
done

        containerd集群

        #!/bin/bash
# 最多保留日志文件个数，可根据需求进行调整。
keep_log_num=5
ingress_nginx_container_ids=$(crictl ps | grep nginx-ingress-controller | grep -v pause | awk '{print $1}')
if [[ -z "$ingress_nginx_container_ids" ]]; then
 echo "error: failed to get ingress nginx container ids"
 exit 1
fi
# 随机睡眠5~10秒。
sleep $(( RANDOM % (10 - 5 + 1 ) + 5 ))
for id in $ingress_nginx_container_ids; do
 crictl exec $id bash -c "cd /var/log/nginx; if [[ \$(ls access.log-* | wc -l) -gt $keep_log_num ]]; then rm -f \$(ls -t access.log-* | tail -1); fi ; mv access.log access.log-\$(date +%F:%T) ; kill -USR1 \$(cat /tmp/nginx/nginx.pid)"
done

      4. 执行以下命令，对nginx-log-rotate.sh文件添加可执行权限。

        chmod 755 /root/nginx-log-rotate.sh