大规模集群

Kubernetes v1.6+ 单集群最大支持 5000 个节点，也就是说 Kubernetes 最新稳定版的单个集群支持
不超过 5000 个节点
不超过 150000 个 Pod
不超过 300000 个容器
每台 Node 上不超过 100 个 Pod
公有云配额
对于公有云上的 Kubernetes 集群，规模大了之后很容器碰到配额问题，需要提前在云平台上增大配额。这些需要增大的配额包括
虚拟机个数
vCPU 个数
内网 IP 地址个数
公网 IP 地址个数
安全组条数
路由表条数
持久化存储大小
Etcd 存储
除了常规的 Etcd 高可用集群配置、使用 SSD 存储等，还需要为 Events 配置单独的 Etcd 集群。即部署两套独立的 Etcd 集群，并配置 kube-apiserver
--etcd-servers="http://etcd1:2379,http://etcd2:2379,http://etcd3:2379" \
--etcd-servers-overrides="/events#http://etcd4:2379,http://etcd5:2379,http://etcd6:2379"
另外，Etcd 默认存储限制为 2GB，可以通过 --quota-backend-bytes 选项增大。
Master 节点大小
可以参考 AWS 配置 Master 节点的大小：
1-5 nodes: m3.medium
6-10 nodes: m3.large
11-100 nodes: m3.xlarge
101-250 nodes: m3.2xlarge
251-500 nodes: c4.4xlarge
more than 500 nodes: c4.8xlarge
为扩展分配更多资源
Kubernetes 集群内的扩展也需要分配更多的资源，包括为这些 Pod 分配更大的 CPU 和内存以及增大容器副本数量等。当 Node 本身的容量太小时，还需要增大 Node 本身的 CPU 和内存（特别是在公有云平台上）。
以下扩展服务需要增大 CPU 和内存：
​DNS (kube-dns or CoreDNS)​
​Kibana​
​FluentD with ElasticSearch Plugin​
​FluentD with GCP Plugin​
以下扩展服务需要增大副本数：
​elasticsearch​
​DNS (kube-dns or CoreDNS)​
另外，为了保证多个副本分散调度到不同的 Node 上，需要为容器配置 AntiAffinity。比如，对 kube-dns，可以增加如下的配置：
affinity:
 podAntiAffinity:
   requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
   - weight: 100
     labelSelector:
       matchExpressions:
       - key: k8s-app
         operator: In
         values:
         - kube-dns
     topologyKey: kubernetes.io/hostname
Kube-apiserver 配置
设置 --max-requests-inflight=3000
设置 --max-mutating-requests-inflight=1000
Kube-scheduler 配置
设置 --kube-api-qps=100
Kube-controller-manager 配置
设置 --kube-api-qps=100
设置 --kube-api-burst=100
Kubelet 配置
设置 --image-pull-progress-deadline=30m
设置 --serialize-image-pulls=false（需要 Docker 使用 overlay2 ）
Kubelet 单节点允许运行的最大 Pod 数：--max-pods=110（默认是 110，可以根据实际需要设置）
Docker 配置
设置 max-concurrent-downloads=10
使用 SSD 存储 graph=/ssd-storage-path
预加载 pause 镜像，比如 docker image save -o /opt/preloaded_docker_images.tar 和 docker image load -i /opt/preloaded_docker_images.tar
节点配置
增大内核选项配置 /etc/sysctl.conf：
fs.file-max=1000000
​
net.ipv4.ip_forward=1
net.netfilter.nf_conntrack_max=10485760
net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_established=300
net.netfilter.nf_conntrack_buckets=655360
net.core.netdev_max_backlog=10000
​
net.ipv4.neigh.default.gc_thresh1=1024
net.ipv4.neigh.default.gc_thresh2=4096
net.ipv4.neigh.default.gc_thresh3=8192
​
net.netfilter.nf_conntrack_max=10485760
net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_established=300
net.netfilter.nf_conntrack_buckets=655360
net.core.netdev_max_backlog=10000
​
fs.inotify.max_user_instances=524288
fs.inotify.max_user_watches=524288
应用配置
在运行 Pod 的时候也需要注意遵循一些最佳实践，比如
为容器设置资源请求和限制
spec.containers[].resources.limits.cpu
spec.containers[].resources.limits.memory
spec.containers[].resources.requests.cpu
spec.containers[].resources.requests.memory
spec.containers[].resources.limits.ephemeral-storage
spec.containers[].resources.requests.ephemeral-storage
对关键应用使用 PodDisruptionBudget、nodeAffinity、podAffinity 和 podAntiAffinity 等保护。
尽量使用控制器来管理容器（如 Deployment、StatefulSet、DaemonSet、Job 等）。
开启 Watch Bookmarks 优化 Watch 性能（1.17 GA），客户端凯伊在 Watch 请求中增加 allowWatchBookmarks=true 来开启这个特性。
减少镜像体积，P2P 镜像分发，预缓存热点镜像。
更多内容参考这里。
必要的扩展
监控、告警以及可视化（如 Prometheus 和 Grafana）至关重要，推荐部署并开启。
​如何扩展单个Prometheus实现近万Kubernetes集群监控​
参考文档
​Building Large Clusters​
​Scaling Kubernetes to 2,500 Nodes​
​Scaling Kubernetes for 25M users​
​How Does Alibaba Ensure the Performance of System Components in a 10,000-node Kubernetes Cluster​
​Architecting Kubernetes clusters — choosing a cluster size​
​Bayer Crop Science seeds the future with 15000-node GKE clusters​