为系统守护进程预留计算资源
Kubernetes 的节点可以按照 Capacity
调度。默认情况下 pod 能够使用节点全部可用容量。 这是个问题,因为节点自己通常运行了不少驱动 OS 和 Kubernetes 的系统守护进程。 除非为这些系统守护进程留出资源,否则它们将与 pod 争夺资源并导致节点资源短缺问题。
kubelet
公开了一个名为 ‘Node Allocatable’ 的特性,有助于为系统守护进程预留计算资源。 Kubernetes 推荐集群管理员按照每个节点上的工作负载密度配置 “Node Allocatable”。
准备开始
你必须拥有一个 Kubernetes 的集群,同时你的 Kubernetes 集群必须带有 kubectl 命令行工具。 建议在至少有两个节点的集群上运行本教程,且这些节点不作为控制平面主机。 如果你还没有集群,你可以通过 Minikube 构建一个你自己的集群,或者你可以使用下面任意一个 Kubernetes 工具构建:
您的 Kubernetes 服务器版本必须不低于版本 1.8. 要获知版本信息,请输入 kubectl version
.
你的 kubernetes 服务器版本必须至少是 1.17 版本,才能使用 kubelet 命令行选项 --reserved-cpus
设置 显式预留 CPU 列表。
节点可分配
Kubernetes 节点上的 ‘Allocatable’ 被定义为 pod 可用计算资源量。 调度器不会超额申请 ‘Allocatable’。 目前支持 ‘CPU’、’memory’ 和 ‘ephemeral-storage’ 这几个参数。
可分配的节点暴露为 API 中 v1.Node
对象的一部分,也是 CLI 中 kubectl describe node
的一部分。
在 kubelet
中,可以为两类系统守护进程预留资源。
启用 QoS 和 Pod 级别的 cgroups
为了恰当的在节点范围实施节点可分配约束,你必须通过 --cgroups-per-qos
标志启用新的 cgroup 层次结构。这个标志是默认启用的。 启用后,kubelet
将在其管理的 cgroup 层次结构中创建所有终端用户的 Pod。
配置 cgroup 驱动
kubelet
支持在主机上使用 cgroup 驱动操作 cgroup 层次结构。 驱动通过 --cgroup-driver
标志配置。
支持的参数值如下:
cgroupfs
是默认的驱动,在主机上直接操作 cgroup 文件系统以对 cgroup 沙箱进行管理。systemd
是可选的驱动,使用 init 系统支持的资源的瞬时切片管理 cgroup 沙箱。
取决于相关容器运行时的配置,操作员可能需要选择一个特定的 cgroup 驱动 来保证系统正常运行。 例如,如果操作员使用 containerd
运行时提供的 systemd
cgroup 驱动时, 必须配置 kubelet
使用 systemd
cgroup 驱动。
Kube 预留值
- Kubelet 标志:
--kube-reserved=[cpu=100m][,][memory=100Mi][,][ephemeral-storage=1Gi][,][pid=1000]
- Kubelet 标志:
--kube-reserved-cgroup=
kube-reserved
用来给诸如 kubelet
、容器运行时、节点问题监测器等 kubernetes 系统守护进程记述其资源预留值。 该配置并非用来给以 Pod 形式运行的系统守护进程保留资源。kube-reserved
通常是节点上 pod 密度
的函数。
除了 cpu
,内存
和 ephemeral-storage
之外,pid
可用来指定为 kubernetes 系统守护进程预留指定数量的进程 ID。
要选择性地对 kubernetes 系统守护进程上执行 kube-reserved
保护,需要把 kubelet 的 --kube-reserved-cgroup
标志的值设置为 kube 守护进程的父控制组。
推荐将 kubernetes 系统守护进程放置于顶级控制组之下(例如 systemd 机器上的 runtime.slice
)。 理想情况下每个系统守护进程都应该在其自己的子控制组中运行。 请参考 这个设计方案, 进一步了解关于推荐控制组层次结构的细节。
请注意,如果 --kube-reserved-cgroup
不存在,Kubelet 将 不会 创建它。 如果指定了一个无效的 cgroup,Kubelet 将会失败。
系统预留值
- Kubelet 标志:
--system-reserved=[cpu=100m][,][memory=100Mi][,][ephemeral-storage=1Gi][,][pid=1000]
- Kubelet 标志:
--system-reserved-cgroup=
system-reserved
用于为诸如 sshd
、udev
等系统守护进程记述其资源预留值。 system-reserved
也应该为 kernel
预留 内存
,因为目前 kernel
使用的内存并不记在 Kubernetes 的 Pod 上。 同时还推荐为用户登录会话预留资源(systemd 体系中的 user.slice
)。
除了 cpu
,内存
和 ephemeral-storage
之外,pid
可用来指定为 kubernetes 系统守护进程预留指定数量的进程 ID。
要想为系统守护进程上可选地实施 system-reserved
约束,请指定 kubelet 的 --system-reserved-cgroup
标志值为 OS 系统守护进程的父级控制组。
推荐将 OS 系统守护进程放在一个顶级控制组之下(例如 systemd 机器上的 system.slice
)。
请注意,如果 --system-reserved-cgroup
不存在,kubelet
不会 创建它。 如果指定了无效的 cgroup,kubelet
将会失败。
显式保留的 CPU 列表
特性状态: Kubernetes v1.17 [stable]
Kubelet 标志:--reserved-cpus=0-3
reserved-cpus
旨在为操作系统守护程序和 kubernetes 系统守护程序保留一组明确指定编号的 CPU。reserved-cpus
适用于不打算针对 cpuset 资源为操作系统守护程序和 kubernetes 系统守护程序定义独立的顶级 cgroups 的系统。 如果 Kubelet 没有 指定参数 --system-reserved-cgroup
和 --kube-reserved-cgroup
, 则 reserved-cpus
的设置将优先于 --kube-reserved
和 --system-reserved
选项。
此选项是专门为电信/NFV 用例设计的,在这些用例中不受控制的中断或计时器可能会 影响其工作负载性能。 你可以使用此选项为系统或 kubernetes 守护程序以及中断或计时器显式定义 cpuset, 这样系统上的其余 CPU 可以专门用于工作负载,因不受控制的中断或计时器的影响得以 降低。 要将系统守护程序、kubernetes 守护程序和中断或计时器移动到此选项定义的显式 cpuset 上,应使用 Kubernetes 之外的其他机制。 例如:在 Centos 系统中,可以使用 tuned 工具集来执行此操作。
驱逐阈值
Kubelet 标志:--eviction-hard=[memory.available<500Mi]
节点级别的内存压力将导致系统内存不足,这将影响到整个节点及其上运行的所有 Pod。 节点可以暂时离线直到内存已经回收为止。 为了防止(或减少可能性)系统内存不足,kubelet 提供了 资源不足管理。 驱逐操作只支持 memory
和 ephemeral-storage
。 通过 --eviction-hard
标志预留一些内存后,当节点上的可用内存降至保留值以下时, kubelet
将尝试驱逐 Pod。 如果节点上不存在系统守护进程,Pod 将不能使用超过 capacity-eviction-hard
所 指定的资源量。因此,为驱逐而预留的资源对 Pod 是不可用的。
实施节点可分配约束
Kubelet 标志:--enforce-node-allocatable=pods[,][system-reserved][,][kube-reserved]
调度器将 ‘Allocatable’ 视为 Pod 可用的 capacity
(资源容量)。
kubelet
默认对 Pod 执行 ‘Allocatable’ 约束。 无论何时,如果所有 Pod 的总用量超过了 ‘Allocatable’,驱逐 Pod 的措施将被执行。 有关驱逐策略的更多细节可以在 节点压力驱逐页找到。 可通过设置 kubelet --enforce-node-allocatable
标志值为 pods
控制这个措施。
可选地,通过在同一标志中同时指定 kube-reserved
和 system-reserved
值, 可以使 kubelet
强制实施 kube-reserved
和 system-reserved
约束。 请注意,要想执行 kube-reserved
或者 system-reserved
约束, 需要对应设置 --kube-reserved-cgroup
或者 --system-reserved-cgroup
。
一般原则
系统守护进程一般会被按照类似 Guaranteed pods 一样对待。 系统守护进程可以在与其对应的控制组中出现突发资源用量,这一行为要作为 kubernetes 部署的一部分进行管理。 例如,kubelet
应该有它自己的控制组并和容器运行时共享 kube-reserved
资源。 不过,如果执行了 kube-reserved
约束,则 kubelet 不可出现突发负载并用光 节点的所有可用资源。
在执行 system-reserved
预留策略时请加倍小心,因为它可能导致节点上的 关键系统服务出现 CPU 资源短缺、因为内存不足而被终止或者无法在节点上创建进程。 建议只有当用户详尽地描述了他们的节点以得出精确的估计值, 并且对该组中进程因内存不足而被杀死时,有足够的信心将其恢复时, 才可以强制执行 system-reserved
策略。
- 作为起步,可以先针对
pods
上执行 ‘Allocatable’ 约束。 - 一旦用于追踪系统守护进程的监控和告警的机制到位,可尝试基于用量估计的 方式执行
kube-reserved
策略。 - 随着时间推进,在绝对必要的时候可以执行
system-reserved
策略。
随着时间推进和越来越多特性被加入,kube 系统守护进程对资源的需求可能也会增加。 以后 kubernetes 项目将尝试减少对节点系统守护进程的利用,但目前这件事的优先级 并不是最高。 所以,将来的发布版本中 Allocatable
容量是有可能降低的。
示例场景
这是一个用于说明节点可分配(Node Allocatable)计算方式的示例:
- 节点拥有
32Gi
memeory
,16 CPU
和100Gi
Storage
资源 --kube-reserved
被设置为cpu=1,memory=2Gi,ephemeral-storage=1Gi
--system-reserved
被设置为cpu=500m,memory=1Gi,ephemeral-storage=1Gi
--eviction-hard
被设置为memory.available<500Mi,nodefs.available<10%
在这个场景下,’Allocatable’ 将会是 14.5 CPUs、28.5Gi 内存以及 88Gi
本地存储。 调度器保证这个节点上的所有 Pod 的内存 requests
总量不超过 28.5Gi, 存储不超过 ‘88Gi’。 当 Pod 的内存使用总量超过 28.5Gi 或者磁盘使用总量超过 88Gi 时, kubelet 将会驱逐它们。 如果节点上的所有进程都尽可能多地使用 CPU,则 Pod 加起来不能使用超过 14.5 CPUs 的资源。
当没有执行 kube-reserved
和/或 system-reserved
策略且系统守护进程 使用量超过其预留时,如果节点内存用量高于 31.5Gi 或 storage
大于 90Gi, kubelet 将会驱逐 Pod。
最后修改 June 23, 2022 at 8:02 PM PST: [zh]Update tasks pages(part-3) for links with ‘/zh/‘ prefix, using new prefix ‘/zh-cn/‘ (6a67fb8880)