给Kubernetes集群下的容器配置内核参数

问题

在Kubernetes集群下运行的容器的内核参数是默认的，但是对于某型类型的应用如Nginx Ingress controller而言，默认的内核参数配置是不够的，需要做出调整，例如somaxconn是限制了接收新 TCP 连接侦听队列的大小，它的默认值是128，但是对于反向代理的服务器而言，这个配置实在是太小了。那么我们自然想到需要去调整这个应用的容器的内核配置参数。

解决之道

Docker Daemon的处理方式

对于Docker引擎而言，可是使用--sysctl 运行参数来设定需要更改的内核参数，例如：

docker run -it --sysctl net.core.somaxconn=65535  busybox
#在容器看看是否配置成功：
cat /proc/sys/net/core/somaxconn

然后我可以看看容器的详情：

可以看到，Docker引擎对容器进行了相关的配置，而无需使用特权模式来设置内核参数

Kubernetes的处理之道

在Kubernetes里，Kubernetes可以利用Docker引擎的这个--sysctl的能力，也可以利用privilege init container的方式。目前sysctls的能力还依然在alpha阶段，选择时需要注意。

Kubernetes Sysctls

具体可以参考：Using Sysctls in a Kubernetes Cluster

实践过程如下：

需要在kubelet启动参数上配置对应的开关 --experimental-allowed-unsafe-sysctls。例如在阿里云的kubernetes服务，可以在node节点，修改/etc/systemd/system/kubelet.service.d/10-kubeadm.conf，增加对应的配置并重新加载新的配置systemctl daemon-reload，然后重启kubelet。如下是允许配置和net相关的内核参数：

Kubernetes允许配置的内核参数如下：

kernel.shm*,
kernel.msg*,
kernel.sem,
fs.mqueue.*,
net.*.

启动Pod的时候设置对应的annotation，申明需要修改的内核参数，以启动一个nginx为测试例子

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-sysctl
  annotations:
    security.alpha.kubernetes.io/unsafe-sysctls: net.core.somaxconn=65535
spec:
  containers:
  - image: nginx
    name: nginx
    ports:
    - containerPort: 80
      protocol: TCP
  nodeSelector:
    kubernetes.io/hostname: cn-shenzhen.i-xxxxx

注意：对于需要变更内核参数的应用，建议部署到特定的机器上。为了方便，我是使用了node selector。

如果对应的机器的kubelet没有打开这个对应的开关，那么pod是部署不成功的。我们可以通过kubectl get event来看看对应的日志：

那么这个方式背后的原理是什么呢？其实就是docker的--sysctl，我们可以登录到pod对应的node节点去docker inspect看看。但是奇怪的是，docker inspect看不到任何sysctl的迹象，是不是那里有误？

其实不是的，因为真正执行sysctl是kubernetes的pause container也叫做infra container，我们找到对应的这个容器，再docker inspect看看：

这个时候，我们发现，这个pause容器配置了sysctls。

Kubernetes Init Container

Init container的用法可以参考：Init Containers

使用init container的好处是，无需去改变kubelet的配置，但是需要给这个init container配置成privilege的权限。

以下是一个启动Pod的例子：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-sysctl-init
  namespace: default
spec:
  containers:
  - image: nginx
    imagePullPolicy: Always
    name: nginx
    ports:
    - containerPort: 80
      protocol: TCP
  initContainers:
  - image: busybox
    command:
    - sh
    - -c
    - echo 10000 > /proc/sys/net/core/somaxconn
    imagePullPolicy: Always
    name: setsysctl
    securityContext:
      privileged: true

至于选择那种方式，可以自行选择。不过后续需要关注kubernetes关于sysctls的演进。