引言：

大家都知道公有云好，连ai都夸赞：

1. 成本效益：公有云的按需付费模式让你只为使用的资源付费，无需大规模前期投资。特别适合初创企业和小规模K8s集群，省去了购置硬件和维护的成本。

2. 弹性扩展：公有云提供强大的弹性扩展能力，能够根据需求快速增加或减少资源，灵活应对业务波动。你不需要担心硬件资源不够用的问题，随时可以扩展。

3. 管理便捷：云服务商通常提供一站式管理平台和丰富的工具，简化了集群的管理和维护工作。你不需要深挖硬件细节，只需专注于应用开发和部署。

4. 高可用性和灾备：大多数公有云服务商提供多区域、多可用区的部署选项，可以轻松实现高可用性和灾备，确保业务的连续性。

5. 安全性和合规性：顶级公有云服务商通常具备先进的安全措施和合规认证，帮助你轻松应对各种安全威胁和法规要求。

但ai也说，也有点小缺点，ai说了5条，但我认为只有两条是重要的。

1. 成本波动：虽然公有云按需付费看似经济，但随着业务增长，费用可能迅速增加。特别是如果没有做好成本管理，可能会面临不可预见的高额账单。

   人补充：公有云的计算资源并不昂贵，昂贵的是存储成本，尤其是高性能的存储。以价格中等的爱国云为例，极速SDD也就是大家买到的ssd，块存储要2万/年 TB，文件存储要5万/年 TB，要是能接受这个价格，感觉点击右上角的小x，免得浪费时间。

2.性能限制：公有云的共享资源环境有时会导致性能不稳定，特别是在高峰期或资源争夺激烈的情况下。你无法完全控制底层硬件的性能。

补充：如果不提供计算密集型服务，那么该条不受影响，如果提供，那么公有云提供的弹性云性能无法满足要求，裸金属云可以。

那么回到本次文章的标题，如果想搭建小规模的k8s的集群，想省钱，应该如何做。

一、单节点

先说k8s无法部署在单个机器上（注：在不使用虚拟机的情况下），但是Minikube可以。

Minikube 是一个工具，可以在本地快速运行单节点的 Kubernetes 集群。它主要用于开发、测试和学习 Kubernetes，而不是用于生产环境。Minikube 支持多种操作系统，包括 Linux、macOS 和 Windows。Minikube更容易安装，而且提供了全面的 Kubernetes 功能，minikube 支持大部分 Kubernetes 功能和组件，适合学习和实验不同的 Kubernetes 特性和配置。

如果使用单节点部署生产生产环境也不是不可以，但是单节点不建议使用实体机部署，可以部署在公有云，公有云底层提供了稳定性、扩展性，提供了备份、镜像等服务，保证了单节点硬件运行的稳定以及系统层面宕机后的恢复，

二、1+2节点

采用1管理节点（k8s称control-plane，一般称为master node）+2工作节点。

管理节点

k8s的管理节点只负责调度运行，挂掉了，工作节点已经运行pod不受运行，但会丧失自愈、扩展等高级功能。

在k8s的说明上并没有给出其硬件需求的具体指标，包括cpu和磁盘性能。k8s的在不使用外部etcd的情况下，管理节点还需要运行etcd服务。因此我们参考etcd的性能指标。

redhat推荐的 etcd 做法

来源：推荐的 etcd 实践 - 推荐的性能和可伸缩性实践 |可扩展性和性能 |OpenShift 容器平台 4.13

etcd官方说明

Etcd 通常在有限的资源下运行良好，用于开发或测试目的;在笔记本电脑或廉价的云机器上使用 etcd 进行开发是很常见的。但是，在生产环境中运行 etcd 集群时，一些硬件准则对于正确管理很有用。这些建议不是硬性规定;它们是稳健生产部署的良好起点。与往常一样，在生产环境中运行之前，应使用模拟工作负载测试部署。

中央处理器CPU

很少有 etcd 部署需要大量的 CPU 容量。典型的集群需要两到四个内核才能平稳运行。 重负载的 etcd 部署，每秒服务数千个客户端或数万个请求，往往会受到 CPU 的限制，因为 etcd 可以处理来自内存的请求。这种繁重的部署通常需要 8 到 16 个专用内核。

内存

etcd 的内存占用相对较小，但其性能仍然取决于是否有足够的内存。etcd 服务器将积极地缓存键值数据，并花费其其余大部分内存跟踪观察者。通常 8GB 就足够了。对于具有数千个观察程序和数百万个密钥的繁重部署，请相应地分配 16GB 到 64GB 内存。

磁盘

快速磁盘是 etcd 部署性能和稳定性的最关键因素。

磁盘速度较慢会增加 etcd 请求延迟，并可能损害集群稳定性。由于 etcd 的共识协议依赖于将元数据持久地存储到日志中，因此大多数 etcd 集群成员必须将每个请求都写入磁盘。此外，etcd 还会以增量方式将其状态检查点到磁盘，以便它可以截断此日志。如果这些写入时间过长，检测信号可能会超时并触发选举，从而破坏集群的稳定性。

etcd 对磁盘写入延迟非常敏感。通常需要 50 个顺序 IOPS（例如，7200 RPM 磁盘）。对于负载较重的集群，建议使用 500 顺序 IOPS（例如，典型的本地 SSD 或高性能虚拟化块设备）。请注意，大多数云提供商发布并发 IOPS，而不是顺序 IOPS;发布的并发 IOPS 可能比顺序 IOPS 高 10 倍。要测量实际的顺序 IOPS，我们建议使用 diskbench 或 fio 等磁盘基准测试工具。

etcd 只需要适度的磁盘带宽，但当发生故障的成员必须赶上集群时，更多的磁盘带宽可以更快地恢复。通常，10MB/s 将在 15 秒内恢复 100MB 数据。对于大型集群，建议使用 100MB/s 或更高，以便在 15 秒内恢复 1GB 数据。

如果可能，请使用 SSD 返回 etcd 的存储。与旋转磁盘相比，SSD 通常提供更低的写入延迟和更小的差异，从而提高了 etcd 的稳定性和可靠性。如果使用旋转磁盘，请尽可能获得最快的磁盘 （15,000 RPM）。使用 RAID 0 也是提高磁盘速度的有效方法，适用于旋转磁盘和 SSD。对于至少三个集群成员，不需要 RAID 的镜像和/或奇偶校验变体;etcd 的一致复制已经获得了高可用性。

旋转磁盘（spinning disks ）：就是我们说的机械硬盘。

网络

多成员 etcd 部署受益于快速可靠的网络。为了使 etcd 既一致又容错分区，分区中断的不可靠网络将导致可用性差。低延迟确保 etcd 成员可以快速通信。高带宽可以减少恢复故障 etcd 成员的时间。1GbE 对于常见的 etcd 部署来说已经足够了。对于大型 etcd 集群，10GbE 网络将缩短平均恢复时间。

尽可能在单个数据中心内部署 etcd 成员，以避免延迟开销并减少对事件进行分区的可能性。如果需要另一个数据中心的故障域，请选择离现有数据中心更近的数据中心。另请阅读调优文档，了解有关跨数据中心部署的更多信息。

硬件配置示例

以下是 AWS 和 GCE 环境中的一些硬件设置示例。如前所述，但无论如何都必须强调，管理员应该在将 etcd 部署投入生产之前使用模拟工作负载对其进行测试。

请注意，这些配置假定这些机器完全专用于 etcd。在这些机器上运行其他应用程序和 etcd 可能会导致资源争用并导致集群不稳定。

小型集群

小型集群服务于少于 100 个客户端，每秒少于 200 个请求，存储的数据不超过 100MB。

示例应用程序工作负载：50 节点 Kubernetes 集群

供应商	类型	vCPU	内存 （GB）	最大并发 IOPS	磁盘带宽 （MB/s）
AWS	m4.large	2	8	3600	56.25
GCE	n1-standard-2 + 50GB PD SSD	2	7.5	1500	25

中型集群

中型集群服务客户端数少于 500 个，每秒请求数少于 1000 个，存储的数据不超过 500MB。

示例应用程序工作负载：250 节点的 Kubernetes 集群

供应商	类型	vCPU	内存 （GB）	最大并发 IOPS	磁盘带宽 （MB/s）
AWS	m4.xlarge	4	16	6000	93.75
GCE	n1-standard-4 + 150GB PD SSD	4	15	4500	75

大型集群

大型集群服务的客户端数少于 1,500 个，每秒请求数少于 10,000 个，存储的数据不超过 1GB。

示例应用程序工作负载：1,000 节点的 Kubernetes 集群

供应商	类型	vCPU	内存 （GB）	最大并发 IOPS	磁盘带宽 （MB/s）
AWS	m4.2xlarge	8	32	8000	125
GCE	n1-standard-8 + 250GB PD SSD	8	30	7500	125

xLarge 集群

一个xLarge集群服务1500多个客户端，每秒超过10000个请求，存储超过1GB的数据。

示例应用程序工作负载：3,000 节点的 Kubernetes 集群

供应商	类型	vCPU	内存 （GB）	最大并发 IOPS	磁盘带宽 （MB/s）
AWS	m4.4xlarge	16	64	16,000	250
GCE	n1-standard-16 + 500GB PD SSD	16	60	15,000	250

来源：硬件建议 |etcd的

总结：

这么我们知道对于管理节点而言，小型集群我们需要：

• CPU：要求不高，4核心即可。
• 内存：DDR ECC 16GB。长时间开机ECC好一丢丢（实测普通内存也可实现长时间开机，就是5年不关机）。
• 磁盘：任何的企业级SSD 960GB，SAS或者NVME均可。为了单节点的稳定性，我们可将etcd数据、k8s数据和系统放置于一块磁盘的，但是做raid1，现在很多服务器、准系统、服务器主板都支持nvme硬盘做raid1，毕竟硬盘最重要，相对来说损坏是灾难性的。多一块做冗余很有必要。
• 电源：使用冗余电源。电源是整个机器的基础，其稳定性影响整个所有硬件，而且电源插头接头容易松动，电缆容易坏掉，电容容易爆降，是整个硬件表现最差的那个，使用冗余电源是必需的。

关于机械硬盘：对于具有冗余设计的系统而言，机械硬盘除了价格低之外，相比SSD没有任何优点，其稳定性不如企业级SSD（垃圾QLC除外）。

工作节点

既然自己搭建k8s集群，那么必然对性能有所要求，工作节点建议配置拉满。2个节点避免了单节点宕机带来的灾难。

CPU：推荐EPYC7003、EPYC9004 还有intel还没有正式推出的新一代XEON，单路or 双路。

内存：满通道配置的DDR ECC（EPYC7003是8通道，9004是12个通道）

电源：冗余电源，根据cpu性能

系统盘：Raid1-SSD

数据盘：等到ceph细说

 三、3+2节点

在1+2节点的基础，扩展管理节点，为管理节点提供冗余，使用3个管理节点，etcd部署在管理节点中。管理节点虽然采用主从架构，同时只有1个节点在工作，但建议采用一模一样的配置。

部署高可用，参考详解 K8S 高可用部署_kubernetes sandbox-CSDN博客

四、3+3+2节点

将etcd节点与管理节点分离，采用3+3+2架构。这样即时管理节点全部关掉，只要etcd节点还健在，就很容易恢复集群状态。

Etcd 是一个分布式键值存储系统，主要用于存储和管理分布式系统中的配置信息。它由 CoreOS 开发，具有高可用性、强一致性和简洁的 API，因此在分布式系统中得到了广泛应用。在 Kubernetes 中，Etcd 被用来存储所有集群的配置数据和状态信息，是 Kubernetes 集群的关键组件之一。

Etcd 节点的作用

1. 集群状态存储：Etcd 存储 Kubernetes 集群的所有数据，包括节点信息、Pod 信息、ConfigMap、Secret 等。每当集群中的状态发生变化（如 Pod 创建或删除），这些变化都会被记录在 Etcd 中。

2. 一致性和高可用性：Etcd 通过 Raft 共识算法来保证数据的强一致性和高可用性。即使在部分节点故障的情况下，Etcd 依然能够保持数据的一致性和可用性。

3. 配置管理：Kubernetes 的所有配置数据都存储在 Etcd 中。当管理员或控制器更改配置时，这些更改会立即反映在 Etcd 中，并且会自动同步到集群中的所有节点。

4. 服务发现：Kubernetes 通过 Etcd 实现服务发现机制。当新的服务注册到 Kubernetes 集群时，服务信息会存储在 Etcd 中，其他组件可以通过查询 Etcd 获取最新的服务信息。

Etcd 重要性的原因

1. 数据一致性：Etcd 保证了 Kubernetes 集群数据的一致性和可靠性。无论在哪个节点进行数据读写操作，最终都能确保数据的一致性，这是 Kubernetes 正常运行的基础。

2. 高可用性：为了确保 Kubernetes 集群在节点故障时仍然能够正常运行，Etcd 通常以集群方式部署（通常是 3 个或更多节点），以提供高可用性和容错能力。即使某个 Etcd 节点故障，其他节点仍能继续提供服务。

3. 性能和效率：Etcd 的高效存储和快速响应能力确保了 Kubernetes 的控制平面能够快速响应配置更改和状态更新，提高了集群的性能和效率。

4. 故障恢复：Etcd 通过快照和日志机制，可以在系统故障后快速恢复数据，确保 Kubernetes 集群的持续可用性。

部署 Etcd 节点的最佳实践

1. 奇数个节点：为了确保高可用性和一致性，Etcd 集群通常部署奇数个节点（如 3、5、7 个节点）。这样在发生网络分区或节点故障时，仍然能够保证数据一致性。

2. 独立部署：虽然 Etcd 可以与 Kubernetes 控制平面节点部署在一起，但为了提高安全性和性能，建议将 Etcd 节点独立部署，以减少干扰。

3. 备份和恢复：定期备份 Etcd 数据，并制定详细的恢复计划。在发生故障时，能够快速恢复 Etcd 数据，确保集群的正常运行。

4. 监控和报警：对 Etcd 集群进行实时监控，设置合理的报警机制，及时发现和处理潜在问题，确保 Etcd 集群的稳定性和高可用性。

 部署高可用，参考详解 K8S 高可用部署_kubernetes sandbox-CSDN博客

五、3+3+n节点

在3etcd+3control的基础上，可以无限扩展工作节点。

六、网络需求

交换机

在分布式系统，系统瓶颈一般不在于服务器，而在于网络，服务器之间要进行通讯，分布式存储需要提供数据，都要通过网络进行。

因此建立至少采用10Gb网络，采用光模块。

如果部署分布式存储如ceph，则采用100Gb网络。

路由器

具有防火墙的，并具有包高转发率的企业级路由是最好的选择。