花折 - KubeDoor正式开源:基于AI推荐+专家经验的K8S负载感知调度与容量管控系统


花折 - KubeDoor

花开堪折直须折莫待无花空折枝

开思 开源第一弹:基于AI推荐+专家经验的K8S负载感知调度与容量管控系统

概述

花折 - KubeDoor 是一个使用Python + Vue开发,基于K8S准入控制机制的微服务资源管控平台。专注微服务每日高峰时段的资源视角,实现了微服务的资源分析统计与强管控,确保微服务资源的资源申请率和真实使用率一致。

项目仓库:https://github.com/CassInfra/KubeDoor

架构图

功能描述

采集K8S微服务每日业务高峰时段P95的CPU内存消耗,以及需求、限制值与Pod数。基于采集的数据实现了一个Grafana看板并集成到了WEB UI。

  • 基于日维度采集每日高峰时段P95的资源数据,可以很好的观察各微服务长期的资源变化情况,即使查看1年的数据也很流畅。
  • 高峰时段全局资源统计与各资源TOP10
  • 命名空间级别高峰时段P95资源使用量与资源消耗占整体资源的比例
  • 微服务级别高峰期整体资源与使用率分析
  • 微服务与Pod级别的资源曲线图(需求值,限制值,使用值)



每日从采集的数据中,获取最近10天各微服务的资源信息,获取资源消耗最大日的P95资源,作为微服务的需求值写入数据库。

  • 基于准入控制机制实现K8S微服务资源的真实使用率和资源申请需求值保持一致,具有非常重要的意义。
  • K8S调度器通过真实的资源需求值就能够更精确地将Pod调度到合适的节点上,避免资源碎片,实现节点的资源均衡
  • K8S自动扩缩容也依赖资源需求值来判断,真实的需求值可以更精准的触发扩缩容操作
  • K8S的保障服务质量(QoS机制)与需求值结合,真实需求值的Pod会被优先保留,保证关键服务的正常运行

实现了一个K8S管控与展示的WEB UI。

  • 对微服务的最新、每日高峰期的P95资源展示,以及对Pod数、资源限制值的维护管理。
  • 支持即时、定时、周期性任务执行微服务的扩缩容和重启操作。
  • 基于NGINX basic认证,支持LDAP,支持所有操作审计日志与通知。
  • 在前端页面集成Grafana看板,更优雅的展示与分析采集的微服务数据。

当微服务更新部署时,基于K8S准入控制机制对资源进行管控【默认不开启】:

  • 控制每个微服务的Pod数、需求值、限制值必须与数据库一致,以确保微服务的真实使用率和资源申请需求值相等,从而实现微服务的统一管控与Pod的负载感知调度均衡能力。
  • 对未管控的微服务,会部署失败并通知,必须在WEB UI新增微服务后才能部署。(作为新增微服务的唯一管控入口,杜绝未经允许的新服务部署。)
  • 通过本项目基于K8S准入机制的扩展思路,大家可以自行简单定制需求,即可对K8S实现各种高灵活性与扩展性附加能力,诸如统一或者个性化的拦截、管理、策略、标记微服务等功能。

 

K8S准入控制逻辑

 

如果觉得项目不错,麻烦动动小手点个Star 如果你还有其他想法或者需求,欢迎在 issue 中交流

项目仓库: https://github.com/CassInfra/KubeDoor


2025 KubeDoor RoadMap

  • KubeDoor 项目进度 https://github.com/orgs/CassInfra/projects/1
  • 多K8S支持:在统一的WebUI对多K8S做管控和资源分析展示。
  • 英文版发布
  • 集成K8S实时监控能力,实现一键部署,整合K8S实时资源看板,接入K8S异常AI分析能力。
  • 微服务AI评分:根据资源使用情况,发现资源浪费的问题,结合AI缩容,降本增效,做AI综合评分。
  • 微服务AI缩容:基于微服务高峰期的资源信息,对接AI分析与专家经验,计算微服务Pod数是否合理,生成缩容指令与统计。
  • 根据K8S节点资源使用率做节点管控与调度分析
  • 采集更多的微服务资源信息: QPS/JVM/GC
  • 针对微服务Pod做精细化操作:隔离、删除、dump、jstack、jfr、jvm

KubeDoor交流群与赞赏

部署说明

0. 需要已有 Prometheus监控K8S

需要有cadvisorkube-state-metrics这2个JOB,才能采集到K8S的以下指标

  • container_cpu_usage_seconds_total
  • container_memory_working_set_bytes
  • container_spec_cpu_quota
  • kube_pod_container_info
  • kube_pod_container_resource_limits
  • kube_pod_container_resource_requests

1. 部署 Cert-manager

用于K8S Mutating Webhook的强制https认证

1kubectl apply -f https://StarsL.cn/kubedoor/00.cert-manager_v1.16.2_cn.yaml

2. 部署 ClickHouse 并初始化

用于存储采集的指标数据与微服务的资源信息

1# 默认使用docker compose运行,部署在/opt/clickhouse目录下。
2curl -s https://StarsL.cn/kubedoor/install-clickhouse.sh|sudo bash
3# 启动ClickHouse(启动后会自动初始化表结构)
4cd /opt/clickhouse && docker compose up -d

如果已有ClickHouse,请逐条执行以下SQL,完成初始化表结构

1https://StarsL.cn/kubedoor/kubedoor-init.sql

3. 部署KubeDoor

1wget https://StarsL.cn/kubedoor/kubedoor.tgz
2tar -zxvf kubedoor.tgz
3# 编辑values.yaml文件,请仔细阅读注释,根据描述修改配置内容。
4vim kubedoor/values.yaml
5# 使用helm安装(注意在kubedoor目录外执行。)
6helm install kubedoor ./kubedoor
7# 安装完成后,所有资源都会部署在kubedoor命名空间。

4. 访问WebUI 并初始化数据

  1. 使用K8S节点IP + kubedoor-web的NodePort访问,默认账号密码都是 kubedoor

  2. 点击配置中心,输入需要采集的历史数据时长,点击采集并更新,即可采集历史数据并更新高峰时段数据到管控表。

默认会从Prometheus采集10天数据(建议采集1个月),并将10天内最大资源消耗日的数据写入到管控表,如果耗时较长,请等待采集完成或缩短采集时长。重复执行采集并更新不会导致重复写入数据,请放心使用,每次采集后都会自动将10天内最大资源消耗日的数据写入到管控表。

  1. 点击管控状态的开关,显示管控已启用,表示已开启。

注意事项

  • 部署完成后,默认不会开启管控机制,你可以按上述操作通过WebUI 来开关管控能力。特殊情况下,你也可以使用kubectl来开关管控功能:

    1# 开启管控
    2kubectl apply -f https://StarsL.cn/kubedoor/99.kubedoor-Mutating.yaml
    3
    4# 关闭管控
    5kubectl delete mutatingwebhookconfigurations kubedoor-webhook-configuration
  • 开启管控机制后,目前只会拦截deployment的创建,更新,扩缩容操作;管控pod数,需求值,限制值。不会控制其它操作和属性。

  • 开启管控机制后,通过任何方式对Deployment执行扩缩容或者更新操作都会受到管控。

  • 开启管控机制后,扩缩容或者重启Deployment时,Pod数优先取指定Pod字段,若该字段为-1,则取当日Pod字段。

管控例子

  • 你通过Kubectl对一个Deployment执行了扩容10个Pod后,会触发拦截机制,到数据库中去查询该微服务的Pod,然后使用该值来进行实际的扩缩容。(正确的做法应该是在KubeDoor-Web来执行扩缩容操作。)

  • 你通过某发布系统修改了Deployment的镜像版本,执行发布操作,会触发拦截机制,到数据库中去查询该微服务的Pod数,需求值,限制值,然后使用这些值值以及新的镜像来进行实际的更新操作。

管控原则

  • 你对deployment的操作不会触发deployment重启的,也没有修改Pod数的: 触发管控拦截后,只会按照你的操作来更新deployment(不会重启Deployment)

  • 你对deployment的操作不会触发deployment重启的,并且修改Pod数的: 触发管控拦截后,Pod数会根据数据库的值以及你修改的其它信息来更新Deployment。(不会重启Deployment)

  • 你对deployment的操作会触发deployment重启的: 触发管控拦截后,会到数据库中去查询该微服务的Pod数,需求值,限制值,然后使用这些值以及你修改的其它信息来更新Deployment。(会重启Deployment)

鸣谢

感谢如下优秀的项目,没有这些项目,不可能会有KubeDoor