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liuxu
V2EX  ›  Kubernetes

k8s 系真的是 qps 杀手

  •  1
     
  •   liuxu · 2021-10-02 17:46:37 +08:00 · 11977 次点击
    这是一个创建于 1147 天前的主题,其中的信息可能已经有所发展或是发生改变。
    测试了下 k3s,发现 qps 10 倍下跌。

    压测机:ubuntu20.04 ,wrk2,6C16G 。
    靶机:ubuntu20.04 ,2C4G 。
    靶机和压测机均为同一内网,使用 vultr 多台机器搭建。

    准备:
    ubuntu20.04 下编译最新的 stable 版本 nginx-1.20.1,编译后的文件制作成 docker 镜像上传到 docker hub,然后又制作了一个 helm 包,用于直接安装到 k3s 测试。
    其中 index.html 均为字符串"helloworld",nginx 配置 worker_connections 为 102400,worker_processes 为 auto 。
    所有系统 nofile 为 102400 。

    压测目标:
    所有请求保证在 1s 以内,1k 或 10k 加减,如测试 1k 、2k,2k 超过 1s 则丢弃 2k 的数据,只留下 1k 的。10k 、20k,20k 超过 1 秒则丢弃 20k 的数据。


    压测步骤:
    1. 裸机启动 docker run,压测,然后卸载 docker,安装 k3s,默认 runtime 为 containerd 。
    结果:裸 docker run 并发 10k,rps 30k 。k3s 直接降到并发 1k,rps 1k 。



    2.分别安装 k3s(runtime 为 containerd)和 k3s(runtime 为 docker)压测。
    结果:同为并发 1k,rps 1k,docker 延迟明显高于 containerd 。



    3. k3s 使用 containerd,并分别安装 2 、3 、4 个 node 压测,其中 master 会被 taint 掉 agent,也就是真正运行 nginx 的为 1 、2 、3 个 node,其中每个 node 分配 1 个 nginx pod (当然 master 没有 pod )。
    结果:随着 node 数增加,rps 也可以慢慢增加。但总的来说,即使此时有 4 个 2C4G 的 node,也只能并发 1k,rps 7k,远不如裸机跑 docker run 。




    结论:使用 k8s 系可以拥有自动扩展,高可用等能力,而且可以直接对接多种 CI 平台。但是对于小成本又想要高 qps 的项目,不要使用 k8s 系,建议使用传统环境部署。当然很多人的项目永远都不会有 1k qps,所以这种业务情况上 k8s 系还是很香的。
    第 1 条附言  ·  2021-10-03 14:06:00 +08:00
    帖子的中心思想是

    小项目要是有 qps 要求,还要节省成本就别上 k8s 系列,k3s 这种轻量级都很吃配置

    没有 qps 要求就随便上,传统项目想迁移到 k8s 的要提前掂量掂量收益和损失

    大项目要 k8s 就直接上云,或者自己搞要有能力换组件分析组件性能
    68 条回复    2021-11-12 12:49:55 +08:00
    victor
        1
    victor  
       2021-10-02 18:05:19 +08:00
    生产环境我也遇到了类似的问题,结论一样,但不知道原因是啥。目前只能通过加机器的方式来增加 QPS,性价比极低。
    插个眼,看看是否有大手子解答。
    WispZhan
        2
    WispZhan  
       2021-10-02 18:16:10 +08:00   ❤️ 2
    您就是传说中的标题党?

    ---

    建议直接测 k8s 。控制变量,麻烦态度严谨一点。
    Cooky
        3
    Cooky  
       2021-10-02 18:27:48 +08:00
    容器影响进程 /线程上下文切换效率?
    liuxu
        4
    liuxu  
    OP
       2021-10-02 18:37:06 +08:00
    @victor 目前看是 ingress 和 apiserver 这一批占用了大量 cpu
    JRyan
        5
    JRyan  
       2021-10-02 18:39:56 +08:00 via iPhone
    把资源限制调高看看 容器是有一点性能损耗 但不至于低这么多
    liuxu
        6
    liuxu  
    OP
       2021-10-02 18:40:30 +08:00
    @WispZhan 我并发和 rps1k10k 逐步加量测了十几组数据,给出来的这 3 张图,别张口就来伙计
    liuxu
        7
    liuxu  
    OP
       2021-10-02 18:42:30 +08:00
    @JRyan htop 看 node 是 cpu 爆了
    liuxu
        8
    liuxu  
    OP
       2021-10-02 18:45:25 +08:00
    @JRyan 容器损耗并不高,单独 docker 和物理机直接 nginx 差别不大,主要是 k8s 系自身占用大量资源,用的话最好有大量 node,起码 5 台以上 4C8G 最好
    JRyan
        9
    JRyan  
       2021-10-02 18:46:13 +08:00 via iPhone
    可能是本身集群占用的资源
    johnsonqrr
        10
    johnsonqrr  
       2021-10-02 18:47:41 +08:00   ❤️ 4
    测试:K3s
    结论:K8s
    UC 命令你马上来报道
    liuxu
        11
    liuxu  
    OP
       2021-10-02 18:50:47 +08:00
    @johnsonqrr k8s 系,k3s 和 microk8s 都属于,k8s 需要的硬件基础更高
    JRyan
        12
    JRyan  
       2021-10-02 18:53:46 +08:00 via iPhone
    你这可以在云上跑个集群测试就知道实际性能差异了
    opengps
        13
    opengps  
       2021-10-02 18:54:11 +08:00
    io 问题并非 k8s 独有,而是虚拟化的环节损失的,搭建的虚拟机同样也是性能损失大户
    liuxu
        14
    liuxu  
    OP
       2021-10-02 19:00:34 +08:00
    @Cooky 对,开了 k3s 系统直接 200 多 thread,如果 runtime 改成 dockerd,300 多 thread,cpu 爆时,主要是 nginx 、ingress(traefik ) cpu 和 k3s 自身进程 cpu 占用高
    WispZhan
        15
    WispZhan  
       2021-10-02 19:01:44 +08:00 via Android
    @liuxu 自己 uc 风的标题,说我张开就来?

    另外 1 没人是你伙计
    liuxu
        16
    liuxu  
    OP
       2021-10-02 19:03:26 +08:00
    @JRyan k8s 系能上云的话会更好,主要是 ingress 用云的 LB,避免和业务 pod 在同一 node,下文切换导致性能衰减
    wdlth
        17
    wdlth  
       2021-10-02 19:06:38 +08:00
    没看到安装 k8s 具体的配置和测试的方法,是否启用 IPVS,是否经过 ingress,是否优化 ingress 等等。
    coolrc
        18
    coolrc  
       2021-10-02 19:08:09 +08:00 via Android
    态度严谨?那是不是还要查重呢
    liuxu
        19
    liuxu  
    OP
       2021-10-02 19:17:58 +08:00
    @wdlth k3s 的官方命令默认安装,没有 IPVS,ingress 也是默认的 traefik v1 。主要是上次发了一个很详细的测试贴被人喷太多不想看,所以这次直接给图了。

    实际上 k8s 优化起来,runtime 用 docker 或 containerd,网络用 fannel 或者 calico,ingress 是 traefik 1 或 2 或者 nginx,都对最终结果影响很大。

    全部测这十一假期都测不完,万一某些没说清楚还要被楼上喷态度不严谨,或者喷你 UC 标题党
    mengdodo
        20
    mengdodo  
       2021-10-02 19:23:20 +08:00
    这个问题我看到了不止你一篇帖子,都是这个结论,小企业小应用不适用
    Nitroethane
        21
    Nitroethane  
       2021-10-02 21:03:07 +08:00 via iPhone
    我记得之前看过一篇文章,说 kube-proxy 使用 iptables 模式时会有随机丢包的情况出现。建议用 ipvs 模式再测测
    Actrace
        22
    Actrace  
       2021-10-02 21:06:41 +08:00
    哈哈,k8s 的很多情况都是典型的为了解决一个问题而带来更多的问题。

    运维领域其实非常专业,目前还没有出现能解决一切问题的万金油。
    momocraft
        23
    momocraft  
       2021-10-02 21:12:04 +08:00
    k3s 已经是号称轻量了 那完整的 k8s 会不会更严重
    joesonw
        24
    joesonw  
       2021-10-02 21:14:44 +08:00 via iPhone   ❤️ 1
    k8s 网络没选对对性能影响很大。每个节点的 kubelet,网络 ds,日志等很多基础组件都是有消耗的。2c4g 作为生产确实太小,一般都是 8c/16c 起步。一个简单的 nginx static server 肯定比直接跑要差,还是要看业务场景。
    wellsc
        25
    wellsc  
       2021-10-02 21:24:56 +08:00 via iPhone
    问好
    wellsc
        26
    wellsc  
       2021-10-02 21:25:06 +08:00 via iPhone
    ihciah
        27
    ihciah  
       2021-10-02 21:51:17 +08:00
    cri 没控制变量,也没有 cpu 占用率的数据,同时你的 docker 网络模式,cni 用的啥也没讲。
    就一个延迟数据,谁知道是哪块导致的呢。你这个数据没办法科学严谨地推导出你的结论。
    ToBeHacker
        28
    ToBeHacker  
       2021-10-02 22:09:30 +08:00
    性能肯定是有影响的,k8s 这样的架构本身就是为了牺牲一定的性能来换取伸缩性与可维护性。
    1 、最好拿 k8s 来测试,实际生产环境用 k3s 还是相对少一些的
    2 、network 层对性能影响很大,实际上可能并不是 k8s 的锅,而是网络层的损耗导致的性能问题
    ch2
        29
    ch2  
       2021-10-02 22:40:49 +08:00   ❤️ 3
    这种牺牲是必要的,各个组件不可能不占计算资源就把调度做好
    就算你起个 nginx 接 upstream,nginx 自己也能占满你一台机器的 cpu
    fkdog
        30
    fkdog  
       2021-10-02 23:56:37 +08:00
    "裸 docker run 并发 10k,rps 30k 。k3s 直接降到并发 1k,rps 1k"
    如果是这种降法,那我感觉可能是哪方面配置出了问题。牺牲换取伸缩弹性很好理解,但是能牺牲 10 倍 30 倍这种性能的,我理解不了。
    Reficul
        31
    Reficul  
       2021-10-03 01:27:42 +08:00 via Android
    ingress 没用云的 lb 的话,过了一层 nodeport ( iptables ),cni 的 pod 网络,clusterip ( iptables ),再 cni 的 pod 网络。 单纯 docker run 的话可能都是 host 网络,差别很大
    cassyfar
        32
    cassyfar  
       2021-10-03 03:05:07 +08:00
    你要确保那个 node 只跑你自己服务的 pod 再做压测对比。k8s 需要的硬件资源肯定是比 docker 多的啊。
    swulling
        33
    swulling  
       2021-10-03 04:12:06 +08:00 via iPhone   ❤️ 1
    你可以直接用 daemonset 加 hostnetwork=true 来测。
    swulling
        34
    swulling  
       2021-10-03 04:21:50 +08:00 via iPhone   ❤️ 1
    如果是通过 k3s 默认的 ingress,那么整个流量过程是 ingress-ipvs-nginx,加上你的服务器才 2c4g,性能差是理所当然的。

    至于 k3s 自身组件,流量又不过他们,那些是控制面,也只是占点资源而已。
    kiripeng
        35
    kiripeng  
       2021-10-03 04:25:19 +08:00
    多过一层网络了
    dusu
        36
    dusu  
       2021-10-03 04:53:01 +08:00 via iPhone
    说个恐怖故事:裸跑 docker 都还有 10-20%的 qps 损失
    ospider
        37
    ospider  
       2021-10-03 08:54:22 +08:00   ❤️ 1
    你这目标机器太小了,资源都用来跑 k3s 了,那可不是性能低么?你弄个 16C64G 的机器测测,看看还是相同结论么?
    ericbize
        38
    ericbize  
       2021-10-03 08:57:14 +08:00 via iPhone
    容器内部优化试一下
    plko345
        39
    plko345  
       2021-10-03 09:12:15 +08:00 via Android
    画图用什么工具?有时间我也测一波,用 k8s
    liuxu
        40
    liuxu  
    OP
       2021-10-03 10:33:32 +08:00 via Android
    @plko345 http://hdrhistogram.org/

    wrk2 github 文档中有说明,压测参数带-L,输出到 txt 上传,可以一次上传多和 txt,每个都是一条线
    yidinghe
        41
    yidinghe  
       2021-10-03 10:38:32 +08:00 via Android   ❤️ 1
    @WispZhan 懂你就多说两句,这么多人看着呢,要么别张嘴,张嘴就要讲出有说服力的话,不然自己名声没了
    choury
        42
    choury  
       2021-10-03 10:45:25 +08:00
    用容器方案可优化的地方多了,用默认配置跑当然性能不行,cpu 绑核,中断绑定,网络模式这些,甚至日志打的多了都会影响性能
    guyskk0x0
        43
    guyskk0x0  
       2021-10-03 10:49:16 +08:00 via Android
    一般业务代码 2c4g 机器只能跑到几十上百 QPS,响应时间 50ms 左右。index.html 太小了,响应时间太短。
    liuxu
        44
    liuxu  
    OP
       2021-10-03 10:56:40 +08:00 via Android
    @guyskk0x0 我掐指一算你要么是个 java 写中台的,要么是个 php 但是用的 laravel /dog
    HelloAmadeus
        45
    HelloAmadeus  
       2021-10-03 11:02:08 +08:00 via iPhone
    2c4g 基本上 CPU 和内存都被 k8s 占了吧,配置太低了
    guyskk0x0
        46
    guyskk0x0  
       2021-10-03 11:16:44 +08:00
    @liuxu #42 问题不在语言框架,只要用了数据库,或是请求了外部接口,响应时间和 QPS 都是这个水平。仅讨论问题,没必要瞎猜,而且你都猜错了。
    tinkerer
        47
    tinkerer  
       2021-10-03 12:32:49 +08:00
    @liuxu 你这一路点评下来,到底是为了找到问题根源还是想证明自己正确?
    jiangzhizhou
        48
    jiangzhizhou  
       2021-10-03 13:03:13 +08:00
    上云很贵嘛? EKS ?
    好奇为什么要自己运维,友善讨论。
    liuxu
        49
    liuxu  
    OP
       2021-10-03 13:41:24 +08:00 via Android
    @guyskk0x0 就认真讨论问题话,2h4g 的 qps 简单业务用上异步框架可以过 1-2k,没有的话建议跑下 profile 分析下,以及数据库性能
    liuxu
        50
    liuxu  
    OP
       2021-10-03 13:49:33 +08:00 via Android
    @tinkerer 要分析 k3s 发帖回帖是找不到答案的,找答案要自己分析系统 profile,主要是我自己的几个网站用的 k3s 后 qps 极速下降,我还以为是 cf 的问题,这测了下才知道是 k3s 导致
    liuxu
        51
    liuxu  
    OP
       2021-10-03 13:51:37 +08:00 via Android
    @jiangzhizhou 很贵,按楼上大佬的意思搞几台 16c64g,简单的 4c8g 每个月小几千,个人项目和小公司很难负担吧
    uucloud
        52
    uucloud  
       2021-10-03 14:37:08 +08:00
    裸 docker 跑有限制 cgroup 吗,同 cpu limit 下跑的差 10 倍? 感觉有点离谱...大概率是实验设计的有问题
    jiangzhizhou
        53
    jiangzhizhou  
       2021-10-03 15:17:05 +08:00
    @liuxu 嗯,能够理解。小公司咬咬牙上云长远来看肯定省心,只要一次事故,钱肯定回来了。个人项目这个就不好说了,丰简由人。
    PS:小公司在基础设施上省钱肯定要转嫁到客户头上去的。
    Skmgo
        54
    Skmgo  
       2021-10-03 19:11:20 +08:00
    这个问题我曾经提问过, 大家都说没问题.
    idblife
        55
    idblife  
       2021-10-03 20:33:10 +08:00 via iPhone
    @liuxu
    如果没那么多预算,说明项目不大,用 k8s 的考虑是啥呢?
    liuxu
        56
    liuxu  
    OP
       2021-10-03 20:42:38 +08:00
    @idblife 我自己的是有一堆小项目每年换服务器商能快速迁移,其次接入 github actions 自动化部署也方便很多,而且有时候突然流量来了能快速伸缩
    yc8332
        57
    yc8332  
       2021-10-03 23:13:36 +08:00
    有损耗是一定的。但是 10 倍我是不信,估计是你的机器资源问题。。这个和并发设置一样,并不是设置越高性能就会越高,资源不足的时候切换就越慢
    offswitch
        58
    offswitch  
       2021-10-03 23:15:54 +08:00
    nginx 用 return 200 再压测一下,对比一下。
    dcoder
        59
    dcoder  
       2021-10-04 00:37:32 +08:00
    docker, k8s 就是又慢又复杂啊...

    但是, 大家都是"面向简历编程", 不妨碍浪费公司资源用这套破烂
    carrotrollroll
        60
    carrotrollroll  
       2021-10-04 10:20:24 +08:00
    1. 标题说 k8s,实测用 k3s 有点标题党,k3s 本身就是为资源紧张的设备设计的,没有刻意优化高并发下的性能
    2. k8s 是通过 nodeport 暴露的吗,有没有看过瓶颈在哪?
    感觉只剩不足 10%的性能有些夸张,我在生产环境大量使用 k8s 上也没遇到过(默认的 k8s 配置有 20%左右的 rps 损失)
    carrotrollroll
        61
    carrotrollroll  
       2021-10-04 10:22:22 +08:00
    @liuxu 啥,压测是经过了 traefik ingress ?那瓶颈当然在这里了,小机器下 traefik 性能损失比较严重。。。。。。还以为你用 nodeport 暴露的呢

    你测 docker 只走了 iptables 网络,测 k3s 却经过了一个性能不怎么高的 traefik ingress (比 nginx 效率低),不公平啊
    salmon5
        62
    salmon5  
       2021-10-04 11:22:53 +08:00
    我觉得既然压测了,就别用的有点拧巴;直接 kubeadm 部署,32C/128 、64C128G 的机器搞几台;
    liuxu
        63
    liuxu  
    OP
       2021-10-04 12:40:10 +08:00
    @carrotrollroll

    k8s 系有 k8s,k3s,microk8s 等。标题是 rhel 的 yum 源慢,帖子说 centos 更新好慢有问题么

    说的是小成本项目,铺个 100 台 64c128g,不管是裸机还是 docker 还是 k8s 系,最后 qps 都会相近,任何基础组件的损耗占比都可以被抹平,你还有 20%损失说明机器还不够多,再铺一倍机器损耗会到 10%

    @salmon5

    2c4h 是我自己的站常用的配置,我觉得的小成本就是几台 2c4g,为了测试我自己的项目用的,可能每个人眼中的小成本不太一样,而且我测试常用 vultr 或者 digitalocean 这种,最高配置 8c16g
    ZSeptember
        64
    ZSeptember  
       2021-10-04 17:30:12 +08:00
    你测试的这种 workload 中,网络传输是最大的瓶颈,多了一层转发,肯定会下降很多,在真实的业务场景中,影响会小很多。
    然后,机器确实可能影响到测试结果,如果性能损耗这么大,肯定没那么多公司用。
    calmzhu
        65
    calmzhu  
       2021-10-05 01:05:25 +08:00
    - k8s 用 docker runtime 确实有性能不如 containerd,k8s 已经弃用了 docker 。
    - 单机配置不足不建议 k8s 。k8s 本身资源占用相对固定,配置越高,这部分资源锁定越可以忽略。

    但是,也不至于拉垮到 1000kps 都困难,能看下整个性能约束点在哪,服务转发,网络处理还是后段之类的,找到约束点,而这个约束点确实是 k8s 本身设计不合理产生的那就比较有说服力。

    结论的话,网络组件用的啥,服务暴露方式是什么。比如图里面 3 节点跟 4 节点后段曲线趋同,就很像节点外的单点性能瓶颈导致的
    kennylam777
        66
    kennylam777  
       2021-10-05 05:30:30 +08:00
    直接上 hostPort,直連 nginx 再回來說 k8s 的不是,都經過了 Ingress 還有意思嗎?
    liuxu
        67
    liuxu  
    OP
       2021-10-05 14:52:27 +08:00   ❤️ 1
    @calmzhu 遇到了个大佬,终于有人分析压测图了

    htop 观测( linode ubuntu 20.04 ):
    裸机:Tasks:24,5 thread
    裸机+dockerd: Tasks: 30, 25 thread
    裸机+k3s+containerd: Task: 46, 117 thread
    裸机+k3s+dockerd: Task: 52, 193 thread

    问题:
    1. 单 node 是因为 traefik 和 nginx pod 争抢 cpu 导致的瓶颈,2c4g 太低,25 thread vs 117 thread
    2. 多 node 实际上我搭建压测环境偷懒了,实验设计会因为 1 的瓶颈导致整体没有达到最理想状态,新加入的 node cpu 利用率只有 50%左右,而 4node 一开始的延迟比 3node 还要高,就是入口 node 过载更严重导致,3node 用的 6k,4node 用的 7k

    不过问题 1 才是我需要的答案,问题 2 对我无足轻重,只是想看看现有方案添加多 node 会怎样,所以问题 2 没有太严谨的压测

    目前得到的结果是:
    1. 后期会加强 ingress 入口机器的配置,并不是只加 agent 机器数量
    2. 或者前置一个负载均衡均匀分配请求到所有 node
    3. 或者用 CF 的 DNS 多 A 记录来分担负载
    mogging
        68
    mogging  
       2021-11-12 12:49:55 +08:00 via Android
    同意刚才看到的大佬回复: k8s 网络没选对对性能影响很大,flannel 本身就不是一个 production ready 的方案,另外 dns 解析也非常影响 QPS ,上 nodelocaldns 试试看,有话直说再对比压测才有意义。
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