Kubernetes v1.23即将发布，有哪些重磅更新？

2023-03-18 14:32:34 浏览数 (1)

Kubernetes 1.23即将发布，此版本带来了 45 项增强功能，与 Kubernetes 1.22 中的 56 项和 Kubernetes 1.21 中的 50 项相近。在这 45 项增强功能中，11 项已升级为稳定版，多达 15 项是不断改进的现有功能，还有 19 项是全新的。

此版本中包含的新功能相对较少。与 kubectl events 命令一样，支持 OpenAPI v3 和 gRPC 探针。此外，也开始对一些未知领域探索，例如 CSI 驱动程序和 Windows 支持正在稳步发展。

然而，此次发布的锦上添花的是所有即将进入 GA 状态的强大功能。例如：CronJobs、IPv4/IPv6 双栈支持、临时卷和 HPA API。

另外 Kubernetes 1.23 中启用和删除了一部分 API。具体参考：https://github.com/kubernetes/kubernetes/blob/master/CHANGELOG/CHANGELOG-1.23.md

该版本的 Kubernetes 附带 45 项新增强功能，使其更加成熟、安全和可扩展。在本文中，我们将重点关注 Kubernetes API、调度、容器和基础设施、存储、网络和安全方面的关键变化。

让我们从Kubernetes API开始，这也是使它具有可伸缩性和可扩展性的基础。

Kubernetes API

kubectl event

使用 kubectl get events 可以更轻松地观察集群的整体状态并解决问题。但是，它受到 kubectl get 命令的选项和数据收集方法的限制。这就是为什么在 1.23 中发布了一个新命令作为 alpha 功能：kubectl event。

新命令将有利于：

  • 查看与特定资源相关的所有事件
  • 监控集群中的特定事件
  • 按事件的状态或特定命名空间中的类型过滤事件

您可以查看后续版本中即将推出的功能https://github.com/kubernetes/enhancements/tree/master/keps/sig-cli/1440-kubectl-events。不过您可以在现在的集群中安装新的 kubectl 版本后立即开始使用 kubectl events 命令。

将 HPA API 升级为 GA

水平 Pod 自动缩放器 (HPA)是 Kubernetes 的核心组件，可根据指标自动扩展 Pod 的数量。HPA 可以扩展或缩减许多资源，例如副本集、部署或具有 CPU 利用率等众所周知的指标的状态集。自 2015 年以来，它一直是 Kubernetes API 的一部分，并且最终走向通用可用性 (GA)。

此增强功能总结了将此 API 带到毕业的工作，包括：

  • 完成端到端测试。
  • 弃用旧版本的 API。
  • 容器资源占用目标：重命名 Resource 为 PodResource.
  • 重命名值 Disabled 有 ScalingDisabled。
  • 最大最小值重命名：对行为选择策略值的值从变化Min到MinChange和Max到MaxChange。

如果您已经在客户端和控制器中使用 HPA，则可以开始使用 v2 而不是 v2beta1。此次毕业也意味着您可以长期使用 HPA，因为它已准备好投入生产，现在是 Kubernetes API 的核心组件。

CRD 自定义资源表达式

CustomResourceDefinition (CRD) 是强大的抽象层，它扩展了 Kubernetes 并使其与所有可能的自定义资源一起工作。由于用户定义了新的自定义资源及其规范，因此使用 webhook、控制器和客户端工具进行验证可能会很棘手。

值得庆幸的是，它建议使用内联表达式语言，例如 通用表达语言，并集成到 CRD 中进行验证。

在 1.23 版本中，验证规则作为 alpha 功能提供，以便您可以添加 x-kubernetes-validation-rules，类似于以下示例中的 Kubernetes 文档：https://kubernetes.io/docs/home/

代码语言：javascript复制
...

    openAPIV3Schema:
      type: object
      properties:
        spec:
          type: object
          x-kubernetes-validation-rules:
            - rule: "self.minReplicas <= self.replicas"
              message: "replicas should be greater than or equal to minReplicas."
            - rule: "self.replicas <= self.maxReplicas"
              message: "replicas should be smaller than or equal to maxReplicas."
          properties:

            ...

            minReplicas:
              type: integer
            replicas:
              type: integer
            maxReplicas:
              type: integer
          required:
            - minReplicas
            - replicas
            - maxReplicas

假设您要创建以下违反第二条规则的自定义资源实例：

代码语言：javascript复制
apiVersion: "stable.example.com/v1"
kind: CronTab
metadata:
  name: my-new-cron-object
spec:
  minReplicas: 0
  replicas: 20
  maxReplicas: 10

Kubernetes API 将响应以下错误消息：

CronTab "my-new-cron-object" 无效：

规范：无效值：map[string]interface {}{"maxReplicas":10, "minReplicas":0, "replicas":20}: 副本应小于或等于 maxReplicas。

如果您在集群中使用 CRD，则还必须在 Open API 架构和控制器中使用验证机制。在这个新版本中，您可以开始将它们迁移到 x-kubernetes-validation-rules，让 Kubernetes API 完成繁琐的验证工作。

可配置删除 statfulset PVC

添加了一个新的可选.spec.persistentVolumeClaimRetentionPolicy字段来控制是否以及如何在 StatefulSet 的生命周期中删除持久卷声明 (PVC)。

代码语言：javascript复制
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
…
spec:
  persistentVolumeClaimRetentionPolicy:
    whenDeleted: Retain
    whenScaled: Delete
…

grpc添加探针

gRPC 是一种现代开源高性能远程过程调用 (RPC) 框架，跨语言并且可以在任何环境中运行。它可以通过对负载平衡、跟踪、健康检查和身份验证的可插拔支持，有效地连接数据中心内和数据中心之间的服务。大多数互联网公司都会选择他作为服务之间网络通信框架，众所周知，之前Kubernetes已经支持了TCP 和 HTTP 选项，现在也支持了 grpc，您还可以配置使用如下配置。

代码语言：javascript复制
 readinessProbe:
      grpc:
        port: 9090
        service: my-service
      initialDelaySeconds: 5
      periodSeconds: 10

调度

简化调度程序配置，比如以前添加一个插件需要：

代码语言：javascript复制
apiVersion: kubescheduler.config.k8s.io/v1beta3
kind: KubeSchedulerConfiguration
profiles:
  - schedulerName: non-multipoint-scheduler
    plugins:
      preScore:
        enabled:
        - name: MyPlugin
      score:
        enabled:
        - name: MyPlugin
      preFilter:
        enabled:
        - name: MyPlugin
      filter:
        enabled:
        - name: MyPlugin

现在你可以用 multiPoint 更换 preScore，score，preFilter...：

代码语言：javascript复制
apiVersion: kubescheduler.config.k8s.io/v1beta3
kind: KubeSchedulerConfiguration
profiles:
  - schedulerName: multipoint-scheduler
    plugins:
      multiPoint:
        enabled:
        - name: MyPlugin

另外允许暂停 Job 以修改约束，此增强功能建立在Kubernetes 1.21 的“ #2232 Stopped Job ”之上，添加了.spec.suspend暂停作业的字段。

在 Kubernetes 1.23 中，可以在作业的 pod 模板中更新节点关联性、节点选择器、容忍度、标签和注释字段，然后再启动。通过这种方式，您可以影响 Pod 的运行位置，例如所有 Pod 都放置在同一区域中或在具有相同 GPU 模型的节点中。

容器和基础设施

临时容器

临时容器旨在用来观察其他 Pod 的状态、故障排除和调试。这个新功能还附带了一个 CLI 命令，使故障排除更容易：kubectl debug。该命令在 pod 中运行一个容器，而 kubectl exec 命令在容器中运行一个进程。

使用 v1.23，您将能够添加临时容器作为 pod 规范的一部分 PodSpec.EphemeralContainer. 它们类似于容器规范，但它们没有资源请求或端口，因为它们旨在临时添加到 pod。例如，您将能够为 my-service pod 添加一个 debian 容器并以交互方式连接以进行实时调试，如下所示：

代码语言：javascript复制
$ kubectl debug -it -m debian my-service -- bash
root@debug:~# ps x
  PID TTY      STAT   TIME COMMAND
    1 ?        Ss     0:00 /pause
   11 ?        Ss     0:00 bash
  127 ?        R      0:00 ps x

临时容器在 v1.22 中已经处于 alpha 状态，它们将在 1.23 版本中升级到 beta。如果您还没有尝试过，最好创建您的调试容器镜像并开始在您的工具箱中包含 kubectl debug 命令。

Windows 特权容器和主机网络模式

特权容器是强大的容器实例，因为它们可以访问和使用主机资源——类似于直接在主机上运行的进程。尽管它们构成了安全威胁，但它们有利于管理主机实例，并且在 Linux 容器中大量使用。

随着 1.23 版本的发布，Windows 实例的特权容器和主机网络模式将升级为测试版。如果您的集群中有 Windows 节点，或计划在将来包含这些节点，请查看设计文档。https://github.com/kubernetes/enhancements/tree/master/keps/sig-windows/1981-windows-privileged-container-support

此增强功能将 OS 字段添加到 PodSpec，因此您可以定义 Pod 应在哪个操作系统上运行。

这样，Kubernetes 平台就实现了不同服务在不同平台上运行的机制：

  • 拒绝不应在节点中运行的 Pod，在 kubelet 中实现。
  • 在适当的节点中调度 pod，以在调度器上实现。
  • 应用适当的安全约束，由准入插件实现。

存储

我们要强调 v1.23 的一个重要变化 存储SIG：卷挂载期间卷所有权更改。

目前，在卷绑定之前，卷权限会递归更新为 pod 规范中的 fsGroup 值。当卷大小很大时，更改所有权可能会导致创建 Pod 期间的等待时间过长。因此，添加了一个新字段 pod.Spec.SecurityContext.FSGroupChangePolicy 以允许用户指定权限和所有权更改应如何操作。

在 v1.23 中，此功能已升级到 GA，您可以 指定策略 有以下两个选项：

  • Always：始终更改权限和所有权以匹配 fsGroup 字段。
  • OnRootMismatch：仅当顶级目录与 fsGroup 字段不匹配时才更改权限和所有权。

如果您正在使用对权限更改敏感的应用程序，例如数据库，您应该检查新字段并将其包含在您的 pod 规范中，以避免在 pod 创建过程中等待过多的时间。

网络

IPv6 是 Kubernetes 团队期待已久的功能，特别是因为它在 Kubernetes v1.9 中作为 alpha 功能添加。在最新版本中，双栈 IPv4/IPv6 网络终于可以通用了。

此功能包括对 Pod 和服务的多个 IPv4/IPv6 地址的感知，并且它还支持本地 IPv4 到 IPv4 通信以及与集群之间的 IPv6 到 IPv6 通信。

代码语言：javascript复制
kind: Service
metadata:
  name: my-service
  labels:
    app: MyApp
spec:
  ipFamilyPolicy: PreferDualStack
  ipFamilies:
  - IPv6
  - IPv4
  selector:
    app: MyApp
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80

尽管 Kubernetes 提供双栈网络，但您可能会受到底层基础架构和云提供商的能力的限制。这是因为节点应该具有可路由的 IPv4/IPv6 网络接口，并且 pod 应该具有双栈网络连接。因此，您还需要一个能够感知双栈网络的网络插件来为 pod 和服务分配 IP。

一些 CNI 插件已经支持双栈网络，例如 kubenethttps://kubernetes.io/docs/concepts/extend-kubernetes/compute-storage-net/network-plugins/#kubenet, 生态系统支持随着 kubeadm 和 kind.https://kind.sigs.k8s.io/docs/user/configuration/#ip-family

安全

v1.23 版本有一项重要的增强功能 授权 SIG 我们要注意的是：Pod 安全标准升级到测试版。

Kubernetes Pod 安全标准为 Pod 定义了不同的隔离级别。这些标准让您可以明确、一致地定义如何限制 Pod 的行为。

如何启用 Alpha 功能呢？通过命名空间设置 pod 安全控制是一项 alpha 功能。您必须启用 PodSecurity 功能门才能使用它。

代码语言：javascript复制
--feature-gates= " ...,PodSecurity=true "

在之前的版本中， Pod 安全标准已作为 Alpha 功能提供以替换 PodSecurityPolicy。他们创建了一种在命名空间和标签的帮助下限制 pod 权限的方法，并实施策略——我们针对 v1.22 版本的博客文章有更多介绍https://www.armosec.io/blog/kubernetes-1-22-release-everything-you-should-know.不过 PodSecurityPolicy API 已弃用，并将 在 v1.25 中从 Kubernetes 中删除。

总结

在 2021 年的最后一个版本中，Kubernetes 带来了更多可扩展性和可靠性的 API 和基础设施功能增强。此外，存储、网络和安全方面的改进使 Kubernetes 更从容面对服务复杂度带来的挑战，使其成为业界领先的容器编排平台。

api kubernetes ipv6 ipv4 kubectl

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