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在 Kubernetes 集群中使用 sysctl	sttts	task

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本文档介绍如何通过 sysctl 接口在 Kubernetes 集群中配置和使用内核参数。

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{{< include "task-tutorial-prereqs.md" >}} {{< version-check >}}

获取 Sysctl 的参数列表

在 Linux 中，管理员可以通过 sysctl 接口修改内核运行时的参数。在 /proc/sys/ 虚拟文件系统下存放许多内核参数。这些参数涉及了多个内核子系统，如：

• 内核子系统 (通常前缀为: kernel.)
• 网络子系统 (通常前缀为: net.)
• 虚拟内存子系统 (通常前缀为: vm.)
• MDADM 子系统 (通常前缀为: dev.)
• 更多子系统请参见 内核文档。

若要获取完整的参数列表，请执行以下命令

$ sudo sysctl -a

启用非安全的 Sysctl 参数

sysctl 参数分为 安全 和 非安全的。安全 sysctl 参数除了需要设置恰当的命名空间外，在同一 node 上的不同 Pod 之间也必须是 相互隔离的。这意味着在 Pod 上设置 安全 sysctl 参数

• 必须不能影响到节点上的其他 Pod
• 必须不能损害节点的健康
• 必须不允许使用超出 Pod 的资源限制的 CPU 或内存资源。

至今为止，大多数 有命名空间的 sysctl 参数不一定被认为是 安全 的。以下几种 sysctl 参数是 安全的：

• kernel.shm_rmid_forced,
• net.ipv4.ip_local_port_range,
• net.ipv4.tcp_syncookies.

{{< note >}}

注意: 示例中的 net.ipv4.tcp_syncookies 在Linux 内核 4.4 或更低的版本中是无命名空间的。 {{< /note >}}

在未来的 Kubernetes 版本中，若kubelet 支持更好的隔离机制，则上述列表中将会列出更多 安全的 sysctl 参数。

所有 安全的 sysctl 参数都默认启用。

所有 非安全的 sysctl 参数都默认禁用，且必须由集群管理员在每个节点上手动开启。那些设置了不安全 sysctl 参数的 Pod 仍会被调度，但无法正常启动。

参考上述警告，集群管理员只有在一些非常特殊的情况下（如：高可用或实时应用调整），才可以启用特定的 非安全的 sysctl 参数。如需启用 非安全的 sysctl 参数，请您在每个节点上分别设置 kubelet 命令行参数，例如：

$ kubelet --allowed-unsafe-sysctls \
  'kernel.msg*,net.core.somaxconn' ...

如果您使用 minikube，可以通过 extra-config 参数来配置：

$ minikube start --extra-config="kubelet.AllowedUnsafeSysctls=kernel.msg*,net.core.somaxconn"...

只有 有命名空间的 sysctl 参数可以通过该方式启用。

设置 Pod 的 Sysctl 参数

目前，在 Linux 内核中，有许多的 sysctl 参数都是 有命名空间的 。 这就意味着可以为节点上的每个 Pod 分别去设置它们的 sysctl 参数。 在 Kubernetes 中，只有那些有命名空间的 sysctl 参数可以通过 Pod 的 securityContext 对其进行配置。

以下列出有命名空间的 sysctl 参数，在未来的 Linux 内核版本中，此列表可能会发生变化。

• kernel.shm*,
• kernel.msg*,
• kernel.sem,
• fs.mqueue.*,
• net.*（内核中网络配置项相关参数），如果它可以在容器命名空间里被更改。然而，也有一些特例 (例如，net.netfilter.nf_conntrack_max 和 net.netfilter.nf_conntrack_expect_max 可以在容器命名空间里被更改，但它们是非命名空间的)。

没有命名空间的 sysctl 参数称为 节点级别的 sysctl 参数。 如果需要对其进行设置，则必须在每个节点的操作系统上手动地去配置它们，或者通过在 DaemonSet 中运行特权模式容器来配置。

可使用 pod 的 securityContext 来配置有命名空间的 sysctl 参数，securityContext 应用于同一个 pod 中的所有容器。

此示例中，使用 Pod SecurityContext 来对一个安全的 sysctl 参数 kernel.shm_rmid_forced 以及两个非安全的 sysctl 参数 net.core.somaxconn和 kernel.msgmax 进行设置。在 Pod 规格中对 安全的 和 非安全的 sysctl 参数不做区分。

{{< warning >}}

为了避免破坏操作系统的稳定性，请您在了解变更后果之后再修改 sysctl 参数。 {{< /warning >}}

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: sysctl-example
spec:
  securityContext:
    sysctls:
    - name: kernel.shm_rmid_forced
      value: "0"
    - name: net.core.somaxconn
      value: "1024"
    - name: kernel.msgmax
      value: "65536"
  ...

{{< warning >}}

警告：由于 非安全的 sysctl 参数其本身具有不稳定性，在使用 非安全的 sysctl 参数时可能会导致一些严重问题，如容器的错误行为、机器资源不足或节点被完全破坏，用户需自行承担风险。 {{< /warning >}}

最佳实践方案是将集群中具有特殊 sysctl 设置的节点视为 受感染的，并且只调度需要使用到特殊 sysctl 设置的 Pod 到这些节点上。 建议使用 Kubernetes 的 taints 和 toleration 特性 来实现它。

设置了 非安全的 sysctl 参数的 pod，在禁用了以下两种 非安全的 sysctl 参数配置的节点上启动都会失败。与 节点级别的 sysctl 一样，建议开启 taints 和 toleration 特性 或 taints on nodes 以便将 Pod 调度到正确的节点之上。

PodSecurityPolicy

您可以通过在 PodSecurityPolicy 的 forbiddenSysctls 和/或 allowedUnsafeSysctls 字段中，指定 sysctl 或填写 sysctl 匹配模式来进一步为 Pod 设置 sysctl 参数。sysctl 参数匹配模式以 * 字符结尾，如 kernel.*。 单独的 * 字符匹配所有 sysctl 参数。

所有 安全的 sysctl 参数都默认启用。

forbiddenSysctls 和 allowedUnsafeSysctls 的值都是字符串列表类型，可以添加 sysctl 参数名称，也可以添加 sysctl 参数匹配模式（以*结尾）。 只填写 * 则匹配所有的 sysctl 参数。

forbiddenSysctls 字段用于禁用特定的 sysctl 参数。 您可以在列表中禁用安全和非安全的 sysctl 参数的组合。 要禁用所有的 sysctl 参数，请设置为 *。

如果要在 allowedUnsafeSysctls 字段中指定一个非安全的 sysctl 参数，并且它在forbiddenSysctls 字段中未被禁用，则可以在 Pod 中通过 PodSecurityPolicy 启用该 sysctl 参数。 若要在 PodSecurityPolicy 中开启所有非安全的 sysctl 参数，请设 allowedUnsafeSysctls 字段值为 *。

allowedUnsafeSysctls 与 forbiddenSysctls 两字段的配置不能重叠，否则这就意味着存在某个 sysctl 参数既被启用又被禁用。

{{< warning >}}

警告：如果您通过 PodSecurityPolicy 中的 allowedUnsafeSysctls 字段将非安全的 sysctl 参数列入白名单，但该 sysctl 参数未通过 kubelet 命令行参数 --allowed-unsafe-sysctls 在节点上将其列入白名单，则设置了这个 sysctl 参数的 Pod 将会启动失败。 {{< /warning >}}

以下示例设置启用了以 kernel.msg 为前缀的非安全的 sysctl 参数，以及禁用了 sysctl 参数 kernel.shm_rmid_forced。

apiVersion: policy/v1beta1
kind: PodSecurityPolicy
metadata:
  name: sysctl-psp
spec:
  allowedUnsafeSysctls:
  - kernel.msg*
  forbiddenSysctls:
  - kernel.shm_rmid_forced
 ...