概述
下面幾個問題，相信廣大 K8s 使用者在日常叢集運維中都曾經遇到過:
- 叢集中的某個應用被刪除了，誰幹的？
- Apiserver 的負載突然變高，大量訪問失敗，叢集中到底發生了什麼？
- 叢集節點 NotReady，是什麼原因導致的？
- 叢集的節點發生了自動擴容，是什麼觸發的？什麼時間觸發的？
以前，排查這些問題，對客戶來說並不容易。生產環境中的 Kubernetes 叢集通常是一個相當複雜的系統，底層是各種異構的主機、網路、儲存等雲基礎設施，上層承載著大量的應用負載，中間執行著各種原生（例如：Scheduler、Kubelet）和第三方(例如：各種 Operator）的元件,負責對基礎設施和應用進行管理和排程； 此外不同角色的人員頻繁地在叢集上進行部署應用、新增節點等各種操作。在叢集執行的過程中，為了對叢集中發生的狀況能夠儘可能的瞭如指掌，我們通常會從多個維度對叢集進行觀測。
日誌，作為實現軟體可觀測性的三大支柱之一，為了解系統執行狀況，排查系統故障提供了關鍵的線索，在運維管理中起著至關重要的作用。Kubernetes 提供了兩種原生的日誌形式——審計（Audit）和事件（Event），它們分別記錄了對於叢集資源的訪問以及叢集中發生的事件資訊。從騰訊雲容器團隊長期運維 K8s 叢集的經驗來看，審計和事件並不是可有可無的東西，善用它們可以極大的提高叢集的可觀測性，為運維帶來巨大的便利。下面讓我們先來簡單認識一下它們。
什麼是 Kubernetes 審計？
Kubernetes 審計日誌是 Kube-apiserver 產生的可配置策略的結構化日誌，記錄了對 Apiserver 的訪問事件。審計日誌提供 Metrics 之外的另一種叢集觀測維度，通過檢視、分析審計日誌，可以追溯對叢集狀態的變更；瞭解叢集的執行狀況；排查異常；發現叢集潛在的安全、效能風險等等。
審計來源
在 Kubernetes 中，所有對叢集狀態的查詢和修改都是通過向 Apiserver 傳送請求，對 Apiserver 的請求來源可以分為4類
- 控制面元件，例如 Scheduler，各種 Controller，Apiserver 自身
- 節點上的各種 Agent，例如 Kubelet、Kube-proxy 等
- 叢集的其它服務，例如 Coredns、Ingress-controller、各種第三方的 Operator 等
- 外部使用者，例如運維人員通過 Kubectl
審計中都記錄了些什麼？
每一條審計日誌都是一個 JSON 格式的結構化記錄，包括後設資料（metadata）、請求內容（requestObject）和響應內容（responseObject）3個部分。其中後設資料一定會存在，請求和響應內容是否存在取決於審計級別。後設資料包含了請求的上下文資訊，例如誰發起的請求，從哪裡發起的，訪問的 URI 等等；
審計有什麼用？
Apiserver 做為 Kubernetes 叢集唯一的資源查詢、變更入口，審計日誌可以說記錄了所有對於叢集訪問的流水， 通過它可以從巨集觀和微觀瞭解整個叢集的執行狀況，比如：
- 資源被刪掉了，什麼時候刪掉的，被“誰”刪掉的？
- 服務出現問題，什麼時候做過版本變更？
- Apiserver 的響應延時變長，或者出現大量 5XX 響應 Status Code，Apiserver 負載變高，是什麼導致的？
- Apiserver 返回 401/403 請求，究竟是證書過期，非法訪問，還是 RBAC 配置錯誤等。
- Apiserver 收到大量來自外網 IP 對敏感資源的訪問請求，這種請求是否合理，是否存在安全風險；
什麼是Kubernetes事件？
事件（Event）是 Kubernetes 中眾多資源物件中的一員，通常用來記錄叢集內發生的狀態變更，大到叢集節點異常，小到 Pod 啟動、排程成功等等。我們常用的kubectl describe命令就可以檢視相關資源的事件資訊。
事件中記錄了什麼？
- 級別（Type）： 目前僅有“Normal”和“Warning”，但是如果需要，可以使用自定義型別。
- 資源型別/物件(Involved Object)：事件所涉及的物件，例如 Pod，Deployment，Node 等。
- 事件源（Source）：報告此事件的元件；如 Scheduler、Kubelet 等。
- 內容（Reason）：當前發生事件的簡短描述，一般為列舉值，主要在程式內部使用。
- 詳細描述（Message）：當前發生事件的詳細描述資訊。
- 出現次數（Count）：事件發生的次數。
事件有什麼用？
叢集內已經翻江倒海，叢集外卻風平浪靜，這可能是我們日常叢集運維中常常遇到的情況，叢集內的狀況如果無法透過事件來感知，很可能會錯過最佳的問題處理時間，待問題擴大，影響到業務時才發現往往已經為時已晚；除了早早發現問題，Event 也是排查問題的最佳幫手，由於 Event 記錄了全面的叢集狀態變更資訊，所以大部分的叢集問題都可通過 Event 來排查。總結一下 Event 在叢集中扮演兩大重要角色：
- “吹哨人”：當叢集發生異常情況時，使用者可通過事件第一時間感知；
- “目擊者”：叢集中的大小事件都會通過 Event 記錄，如果叢集中發生意外情況，如:節點狀態異常，Pod 重啟，都可以通過事件查詢發生的時間點及原因；
TKE 如何發掘審計/事件的價值
傳統的通過輸入查詢語句檢索日誌的方式來使用審計和事件，固然可以提供很高的靈活性，但也有著較高的使用門檻，不僅要求使用者對於日誌的資料結構非常瞭解，還要熟悉 Lucene、SQL 語法。這往往導致使用效率偏低，也無法充分發掘資料的價值。
騰訊雲容器服務 TKE 聯合騰訊雲日誌服務CLS，打造出針對 Kubernetes 審計/事件採集、儲存、檢索、分析的一站式產品級服務， 不僅提供了一鍵開啟/關閉功能，免去一切繁瑣的配置；而且容器團隊還從長期運維海量叢集的經驗中，總結出對於 Kubernetes 審計/事件的最佳使用實踐，通過視覺化的圖表，以多個維度對審計日誌和叢集事件進行呈現，使用者只需瞭解 K8s 的基本概念，就能很“直覺”地在 TKE 控制檯上進行各種檢索和分析操作，足以涵蓋絕大多數常見叢集運維場景， 讓無論是發現問題還是定位問題都事半功倍，提升運維效率，真正將審計和事件資料的價值最大化 。
如何使用 TKE 審計/事件服務去排查問題？
場景示例：
下面我們看幾個現實中的典型場景
示例1: 排查一個工作負載消失的問題
在審計檢索頁面中，單擊【K8s 物件操作概覽】標籤，指定操作型別和資源物件
查詢結果如下圖所示：
由圖可見，是 10001****7138 這個帳號，對應用「nginx」進行了刪除。可根據帳號ID在【訪問管理】>【使用者列表】中找到關於此賬號的詳細資訊。
示例2: 排查一個節點被封鎖的問題
在審計檢索頁面中，單擊【節點操作概覽】標籤，填寫被封鎖的節點名
查詢結果如下圖所示：
由圖可見，是10001****7138這個帳號在2020-1-30T06:22:18時對172.16.18.13這臺節點進行了封鎖操作。
示例3: 排查 Apiserver 響應變慢的問題
在審計檢索的【聚合檢索】標籤頁中，提供了從使用者、操作型別、返回狀態碼等多個維度對於 Apiserver 訪問聚合趨勢圖。
由圖可見，使用者tke-kube-state-metrics的訪問量遠高於其他使用者，並且在“操作型別分佈趨勢”圖中可以看出大多數都是 list 操作，在“狀態碼分佈趨勢”圖中可以看出，狀態
碼大多數為 403，結合業務日誌可知，由於 RBAC 鑑權問題導致tke-kube-state-metrics元件不停的請求Apiserver重試，導致 Apiserver 訪問劇增。日誌如下所示：
E1130 06:19:37.368981 1 reflector.go:156] pkg/mod/k8s.io/client-go@v0.0.0-20191109102209-3c0d1af94be5/tools/cache/reflector.go:108: Failed to list *v1.VolumeAttachment: volumeattachments.storage.k8s.io is forbidden: User "system:serviceaccount:kube-system:tke-kube-state-metrics" cannot list resource "volumeattachments" in API group "storage.k8s.io" at the cluster scope
示例4:排查節點異常的問題
一臺 Node 節點出現異常，在事件檢索頁面，點選【事件總覽】，在過濾項中輸入異常節點名稱
查詢結果顯示，有一條節點磁碟空間不足的事件記錄查詢結果如下圖：
進一步檢視異常事件趨勢
可以發現，2020-11-25號開始，節點172.16.18.13由於磁碟空間不足導致節點異常，此後 kubelet 開始嘗試驅逐節點上的 pod 以回收節點磁碟空間；
示例5: 查詢觸發節點擴容的原因
開啟了節點池「彈性伸縮」的叢集，CA（cluster-autoscler）元件會根據負載狀況自動對叢集中節點數量進行增減。如果叢集中的節點發生了自動擴（縮）容，使用者可通過事件檢索對整個擴（縮）容過程進行回溯。
在事件檢索頁面，點選【全域性檢索】，輸入以下檢索命令：
event.source.component : "cluster-autoscaler"
在左側隱藏欄位中選擇event.reason、event.message、event.involvedObject.name、event.involvedObject.name進行顯示，將查詢結果按照日誌時間倒序排列，結果如下圖所示：
通過上圖的事件流水，可以看到節點擴容操作在2020-11-25 20:35:45左右，分別由三個 nginx Pod(nginx-5dbf784b68-tq8rd、nginx-5dbf784b68-fpvbx、nginx-5dbf784b68-v9jv5) 觸發，最終擴增了3個節點，後續的擴容由於達到節點池的最大節點數沒有再次觸發。
總結
本文介紹了在 Kubernetes 中兩個經常被忽略的元素--「審計日誌」和「叢集事件」，並討論了它們在賦能叢集運維和提升系統可觀測性方面的價值。騰訊雲容器團隊在長期運維海量 Kubernetes 叢集經驗總結的基礎上，在 TKE 中釋出了基於審計和事件的產品服務，幫助使用者能夠快速高效解決日常叢集運維中遇到的問題，將使用者從繁雜的叢集問題中解放出來。
最後我們從實戰角度出發，通過幾個經典問題來演示通過 TKE 審計/事件服務來定位排查問題。由於篇幅有限，我們的演示只是產品功能的冰山一角，更多的功能需要使用者去探索使用，最後歡迎使用者體驗 。（騰訊雲日誌服務 CLS 對於 TKE 產生的所有審計/事件資料提供免費服務至 2021年6月1日。）
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