基于CPU资源满足度的驱逐策略

简介

Koordinator提供了CPU的动态压制能力，在混部场景下可以根据高优先级Pod（LS）的资源用量情况， 动态调整低优先级Pod（BE）可以使用的CPU资源上限，当LS Pod的资源用量上升时，koordlet将缩减BE Pod可使用的CPU核心。然而，当LS Pod负载突增时， 可能会导致大量BE Pod被压制在少量CPU上，使得这部分Pod的资源满足度较低，应用运行及其缓慢，甚至额外引入一些内核资源的竞争。

事实上，大部分BE Pod的离线任务都有较好的重试能力，可以接受一定程度的驱逐而换取更高的资源质量。Koordlet提供了基于CPU资源满足度的驱逐策略， 计算被压制部分的CPU利用率和资源满足度，当利用率和资源满足度同时超过配置的阈值时，会依次按更低优先级、更高的Pod CPU利用率对BE Pod进行驱逐， 直至CPU资源满足度恢复到阈值以上。

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使用限制

请确保Koordinator已正确安装在你的集群中。若未安装，请参考安装文档。 该功能需开启Batch资源动态超卖，并和CPU动态压制能力配合使用，请参考使用文档。所需的版本要求情况如下：

组件版本要求
Kubernetes≥v1.18
koordinator≥v0.4.0

该功能由单机组件Koordlet提供，对应的feature-gate默认关闭，使用前请确保koordlet的启动参数-feature-gates中已经添加了BECPUEvict=true, 详见参考示例。

操作步骤

  1. 使用以下ConfigMap，创建configmap.yaml文件

    1. #ConfigMap slo-controller-config 样例。
    2. apiVersion: v1
    3. kind: ConfigMap
    4. metadata:
    5.   name: slo-controller-config # 以koord-manager实际配置的名字为准，例如ack-slo-config
    6.   namespace: koordinator-system # 命名空间以环境中实际安装的情况为准，例如kube-system
    7. data:
    8.   # 开启基于CPU资源满足度的驱逐功能。
    9.   resource-threshold-config: |
    10.     {
    11.       "clusterStrategy": {
    12.         "enable": true,
    13.         "cpuEvictBESatisfactionLowerPercent": 60,
    14.         "cpuEvictBESatisfactionUpperPercent": 80,
    15.         "cpuEvictBEUsageThresholdPercent": 90,
    16.         "CPUEvictTimeWindowSeconds": 60
    17.       }
    18.     }
    参数类型取值范围说明
    enableBooleantrue; falsetrue：集群全局开启CPU资源满足度的驱逐策略。false（默认值）：集群全局关闭策略。
    cpuEvictBESatisfactionLowerPercentInt0~60BE CPU资源满足度的驱逐阈值，低于该值时将触发对BE Pod的驱逐。
    cpuEvictBESatisfactionUpperPercentIntcpuEvictBESatisfactionLowerPercent~100BE CPU资源满足度的安全阈值，高于该值时将停止对BE Pod的驱逐。
    cpuEvictBEUsageThresholdPercentInt0~100BE CPU利用率阈值，当BE Pod在CPU被压制范围内的利用率高于该值时，才会触发驱逐，默认值为90。
    cpuEvictTimeWindowSecondsInt>=2CPU资源满足度和BE CPU利用率计算的时间窗口，单位为秒

  2. 查看安装的命名空间下是否存在ConfigMap，以命名空间koordinator-system和ConfigMap名字slo-controller-config为例，具体以实际安装配置为准。

    • 若存在ConfigMap slo-controller-config，请使用PATCH方式进行更新，避免干扰ConfigMap中其他配置项。

      1. kubectl patch cm -n koordinator-system slo-controller-config --patch "$(cat configmap.yaml)"

    • 若不存在ConfigMap slo-controller-config，请执行以下命令进行创建ConfigMap。

      1. kubectl apply -f configmap.yaml

  3. 使用以下YAML内容，创建be-pod-demo.yaml文件。

    1. apiVersion: v1
    2. kind: Pod
    3. metadata:
    4.   name: be-pod-demo
    5.   labels:
    6.     koordinator.sh/qosClass: 'BE' #指定Pod的QoS级别为BE。
    7. spec:
    8.   containers:
    9.     - args:
    10.         - '-c'
    11.         - '4'
    12.         - '--vm'
    13.         - '1'
    14.       command:
    15.         - stress
    16.       image: polinux/stress
    17.       imagePullPolicy: Always
    18.       name: stress
    19.       resources:
    20.         limits:
    21.           kubernetes.io/batch-cpu: 4k
    22.           kubernetes.io/batch-memory: 4Gi
    23.         requests:
    24.           kubernetes.io/batch-cpu: 4k
    25.           kubernetes.io/batch-memory: 4Gi
    26.   restartPolicy: Always
    27.   schedulerName: default-scheduler
    28.   # 当ColocationProfile功能开启时（默认启用），priorityClassName是必填的
    29.   priorityClassName: koord-batch

  4. 执行以下命令，将be-pod-demo部署到集群。

    1. $ kubectl apply -f be-pod-demo.yaml

  5. 执行以下命令，查看be-pod-demo状态，等待Pod启动完成。

    1. $ kubectl get pod be-pod-demo
    2. NAME          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
    3. be-pod-demo   1/1     Running   0          7s

  6. 在节点执行以下命令，使用stress工具启动进程， 确保整机内存资源用量被提升到驱逐水位以上，其中--cpu参数表示stress进程占用的CPU资源量10核，测试时可根据实际机型情况进行调整。

    1. $ stress --cpu 10 --vm 1

  7. 观察be-pod-demo运行情况，可以发现be-pod-demo已经不存在，驱逐信息可以通过event查看到。

    1. $ kubectl get pod be-pod-demo
    2. Error from server (NotFound): pods "be-pod-demo" not found
    4. $ kubectl get event
    5. LAST SEEN   TYPE      REASON            OBJECT              MESSAGE
    6. 44s         Normal    Killing           pod/be-pod-demo                     Stopping container stress
    7. 44s         Warning   evictPodSuccess   ${your-pod-object}   evict Pod:be-pod-demo, reason: EvictPodByBECPUSatisfaction, message: killAndEvictBEPodsRelease for node(${your-node-id}), need realase CPU : 1200