1. 课程导论：K8s 容量压测巡检脚本的背景、目标与整体架构概览

1.1 为什么需要容量压测巡检脚本？

在生产环境中，Kubernetes 集群的容量管理是保障业务稳定性的核心挑战。传统的手动压测与巡检方式存在以下痛点：

• 人工操作易遗漏：手动执行 kubectl top、kubectl describe node 等命令，难以覆盖所有关键指标。
• 缺乏标准化流程：不同团队执行压测的参数、阈值、报告格式不统一，结果难以横向对比。
• 巡检与压测割裂：容量规划依赖历史数据，但巡检结果与压测数据往往存储在不同系统，无法联动分析。
• 响应滞后：集群出现资源瓶颈时，缺乏自动化触发机制，运维人员被动响应。

本课程设计的 K8s 容量压测巡检脚本，旨在通过参数化配置与自动化执行，将压测、巡检、报告生成整合为一条标准化流水线。

1.2 脚本目标与适用范围

目标维度	具体描述	关键指标
自动化压测	支持自定义并发数、QPS、负载时长，自动部署压测工具（如 wrk、hey、locust）到指定 Namespace	压测任务成功率 > 99%
智能巡检	采集 Node/Pod/Container 级别的 CPU、内存、网络、磁盘 IO 指标，与预设阈值对比	巡检覆盖率 100%
阈值告警	支持动态阈值（基于历史基线）与静态阈值（硬编码），异常时触发告警并记录快照	告警延迟 < 5s
报告生成	输出 HTML/JSON 格式报告，包含压测曲线、资源使用趋势、瓶颈分析建议	报告生成时间 < 30s

1.3 整体架构概览

脚本采用 配置驱动 + 模块化执行 的架构，分为四个核心层：

1. 参数配置层：通过 YAML 配置文件定义压测参数、巡检规则、阈值策略、输出格式。
2. 执行引擎层：Python 主控模块解析配置，调度压测子进程与巡检协程。
3. 数据采集层：通过 Kubernetes API + Metrics Server + Prometheus 接口获取实时指标。
4. 输出管理层：聚合数据生成报告，并支持将结果写入 Elasticsearch 或本地文件。

1.4 脚本执行流程

一次完整的压测巡检任务包含以下步骤：

1. 加载配置：读取 config.yaml，校验参数合法性（如并发数范围、阈值格式）。
2. 环境预检：检查集群连通性、Metrics Server 状态、目标 Namespace 是否存在。
3. 启动压测：根据配置部署压测工具，设置 QPS 与持续时间，实时采集 Pod 资源消耗。
4. 执行巡检：在压测期间与压测结束后，分别采集 Node 与 Pod 的 CPU、内存、网络指标。
5. 阈值判定：将采集值与配置阈值对比，标记异常项并生成告警日志。
6. 生成报告：聚合所有数据，输出包含图表与建议的 HTML 报告。

1.5 关键参数配置示例

以下为 config.yaml 的核心片段，展示压测与巡检的参数结构：

# config.yaml 核心配置示例
stress_test:
  tool: "wrk"                    # 压测工具：wrk / hey / locust
  target_url: "http://service-a:8080/api/health"
  concurrency: 50                # 并发连接数
  duration: 120                  # 压测时长（秒）
  qps: 1000                      # 目标 QPS

inspection:
  interval: 10                   # 巡检采样间隔（秒）
  rules:
    - metric: "cpu_usage"
      threshold: 80              # CPU 使用率阈值（%）
      action: "warn"
    - metric: "memory_usage"
      threshold: 85
      action: "alert"

output:
  format: "html"                 # 报告格式：html / json
  path: "/tmp/report"
  elasticsearch:
    enabled: false
    host: "localhost:9200"

1.6 脚本适用场景

场景	说明	典型用户
容量规划	在新服务上线前，通过压测评估集群是否需要扩容	SRE / 架构师
定期巡检	每周自动执行一次全集群巡检，发现资源使用趋势异常	运维工程师
故障复盘	在事故发生后，回放压测数据定位资源瓶颈	稳定性工程师
CI/CD 集成	在流水线中作为质量门禁，压测不通过则阻止发布	DevOps 工程师

1.7 课程学习路径

本课程共 30 章，按以下模块组织：

• 基础篇（第 1-5 章）：环境搭建、脚本参数详解、配置文件编写规范。
• 进阶篇（第 6-15 章）：自定义巡检规则、动态阈值算法、压测工具集成。
• 实战篇（第 16-25 章）：多集群压测、CI/CD 集成、报告模板定制。
• 调优篇（第 26-30 章）：性能优化、异常处理、生产环境最佳实践。

建议按顺序学习，每章均提供可运行的代码示例与配套配置文件。