Karpenter AWS 项目中 WhenEmpty 节点池无法自动缩容问题分析

问题背景

在 Kubernetes 集群自动扩缩容管理工具 Karpenter AWS 项目中，用户报告了一个特定版本(0.37.0)中的异常行为：配置了 consolidationPolicy: WhenEmpty 的节点池在某些情况下停止自动缩容，即使节点上没有任何用户工作负载运行。

问题现象

用户在使用 Karpenter 0.37.0 版本数月后，突然发现开发环境集群中的多个 WhenEmpty 策略节点池不再按预期缩容。具体表现为：

1. 节点状态正确标记为 Empty，但未被终止
2. 日志显示节点被标记为空后，再无后续操作记录
3. 只有 WhenUnderutilized 策略的节点池工作正常
4. 通过重启 Karpenter 部署可以临时解决问题

技术分析

节点生命周期状态

从日志和节点状态可见，Karpenter 正确识别了节点为空闲状态：

- lastTransitionTime: "2024-12-12T14:37:07Z"
  message: ""
  reason: Empty
  status: "True"
  type: Empty

但后续的终止流程未能正常触发，表明问题出在状态转换或执行环节。

潜在影响因素

1. Knative 反亲和性设置：日志中显示 Knative 部署的 Pod 带有反亲和性注解，可能干扰了 Karpenter 的决策逻辑

   affinity:
     podAntiAffinity:
       preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
       - podAffinityTerm:
           labelSelector:
             matchLabels:
               serving.knative.dev/revision: redacted-00006
           topologyKey: kubernetes.io/hostname
         weight: 100
   

2. 租约(Lease)垃圾回收：日志中频繁出现清理泄漏租约的记录，可能与节点生命周期管理有关

3. 版本特定缺陷：问题在 0.37.0 版本出现，升级到 0.37.2 后解决

问题定位

对比正常工作的 GPU 节点池和异常的常规节点池，主要差异在于：

1. 实例类型选择策略不同
2. GPU 节点池能正常缩容
3. 两者都配置了 WhenEmpty 策略

这表明问题可能与特定实例类型或资源类型的处理逻辑有关。

解决方案

1. 版本升级：将 Karpenter 从 0.37.0 升级到 0.37.2 版本，问题得到解决

2. 临时规避措施：

   • 执行 kubectl rollout restart deployment 强制 Karpenter 重新协调状态
   • 监控并清理异常的节点租约

3. 配置检查：

   • 验证节点池配置中的 consolidateAfter 参数
   • 检查是否有特殊的 Pod 调度约束影响决策

经验总结

1. 在使用自动扩缩容系统时，应保持组件版本更新，及时应用补丁
2. 复杂的调度策略(如反亲和性)可能对自动扩缩容逻辑产生意外影响
3. 生产环境中应建立完善的监控机制，及时发现节点生命周期异常
4. 不同资源类型(如 GPU 与常规计算)可能表现出不同的行为特征，需要分别验证

该案例展示了 Kubernetes 集群自动扩缩容系统中状态管理与实际执行之间可能存在的微妙问题，提醒运维人员在部署类似系统时需要全面考虑各种边界条件。