2. K8s 升级基础：节点升级的常见策略及其资源占用模型

在容量规划视角下，理解不同升级策略的资源占用模型是成本优化的前提。K8s 节点升级本质上是将集群中的工作负载从旧节点迁移至新节点（或原地替换），这一过程会临时占用额外的计算、内存和网络资源。本节将剖析三种主流策略：原地升级、滚动升级和蓝绿部署，并建立各自的资源占用数学模型。

2.1 原地升级（In-Place Upgrade）

原地升级直接对节点操作系统或 kubelet 组件进行原地更新，Pod 在节点上被驱逐并重新调度。该策略资源占用最小，但风险最高。

• 操作流程：节点标记为不可调度（cordon）→ 驱逐 Pod（drain）→ 升级节点组件 → 节点重新加入集群。
• 资源占用模型：仅需为被驱逐的 Pod 在集群其他节点上提供等价资源。假设节点容量为 \(C\)，已用资源为 \(U\)，则临时资源需求为 \(U\)（需集群剩余资源 ≥ \(U\)）。
• 适用场景：测试环境、单节点集群、对中断容忍度高的批处理任务。

2.2 滚动升级（Rolling Upgrade）

滚动升级是生产环境最常用的策略。它逐个（或逐批）替换节点，确保集群始终有一定数量的可用节点。该策略在资源占用和风险之间取得平衡。

• 操作流程：逐个节点 cordon → drain → 升级 → 恢复调度 → 处理下一个节点。
• 资源占用模型：设节点数为 \(N\)，每批升级节点数为 \(B\)（通常 \(B=1\)），节点平均已用资源为 \(U_{avg}\)。则临时资源需求为 \(B \times U_{avg}\)，且集群需保持至少 \(N - B\) 个节点可用。
• 关键参数：maxUnavailable（最大不可用节点数）和 maxSurge（最大额外节点数）直接影响资源占用。

2.3 蓝绿部署（Blue-Green Deployment）

蓝绿部署通过维护两套完整的节点池（蓝池和绿池），实现零中断升级。该策略资源占用最高，但风险最低。

• 操作流程：准备绿池（新版本节点）→ 切换流量至绿池 → 销毁蓝池（旧版本节点）。
• 资源占用模型：需要额外一整套节点池的资源。设原集群节点数为 \(N\)，则临时资源需求为 \(N \times C\)（整池容量）。
• 成本影响：升级期间资源成本翻倍，但切换时间极短（秒级）。

2.4 三种策略资源占用对比

2.5 资源占用模型的核心参数

无论采用哪种策略，以下参数直接影响临时资源预留量：

1. 节点已用资源（U）：通过 kubectl top node 或 Prometheus 监控获取。
2. 节点容量（C）：节点总资源（CPU、内存、磁盘、网络带宽）。
3. 每批升级节点数（B）：滚动升级中 maxUnavailable 的值。
4. Pod 调度策略：PodDisruptionBudget（PDB）和反亲和性规则会影响实际可驱逐 Pod 数量。
5. 升级窗口：业务低峰期升级可降低资源竞争风险。