【云原生之k8s】k8s资源限制以及探针检查
文章目录
- 一、资源限制
-
- 1、资源限制的使用
- 2、reuqest资源（请求）和limit资源（约束）
- 3、Pod和容器的资源请求和限制
- 4、官方文档示例
- 5、资源限制实操
-
- 5.1 编写yaml资源配置清单
- 5.2 释放内存（node节点，以node01为例）
- 5.3 创建资源
- 5.4 跟踪查看pod状态
- 5.5 查看容器日志
- 5.6 删除pod
- 5.7 修改yaml配置资源清单，提高mysql资源限制
- 5.8 再次创建资源
- 5.9 跟踪查看pod状态
- 5.10 查看pod详细信息
- 5.11 查看node资源使用
- 二、健康检查
-
- 1、健康检查的定义
- 2、探针的三种规则
-
- 2.1 livenessProbe存活探针
- 2.2 readinessProbe就绪探针
- 2.3 startupProbe启动探针（1.17版本新增）
- 2.4 同时定义
- 3、Probe支持的三种检测方法
-
- 3.1 exec
- 3.2 tcpSocket
- 3.3 httpGet
- 4、探测结果
- 5、exec方式
- 6、httpGet方式
- 7、tcpSocket方式
- 三、总结
-
- 1. 探针
- 2. 检查方式
- 3. 常用的探针可选参数
- 4、重启策略
一、资源限制
1、资源限制的使用
当定义Pod时可以选择性地为每个容器设定所需要的资源数量。最常见的可设定资源是CPU和内存大小，以及其他类型的资源。
2、reuqest资源（请求）和limit资源（约束）
- 1.当为Pod中的容器指定了request资源时，调度器就使用该信息来决定将Pod调度到哪个节点上。当还为容器指定了limit资源时，kubelet就会确保运行的容器不会使用超出所设的limit资源量。kubelet还会为容器预留所设的request资源量，供该容器使用。
- 2.如果Pod所在的节点具有足够的可用资源，容器可以使用超过所设置的request资源量。不过，容器不可以使用超出所设置的limit资源量。
- 3.如果给容器设置了内存的limit值，但未设置内存的request值，Kubernetes会自动为其设置与内存limit相匹配的request值。类似的，如果给容器设置了CPU的limit值但未设置CPU的request值，则Kubernetes自动为其设置CPU的request值，并使之与CPU的limit值匹配。
3、Pod和容器的资源请求和限制
定义创建容器时预分配的CPU资源
spec.containers[].resources.requests.cpu
定义创建容器时预分配的内存资源
spec.containers[].resources.requests.memory
定义创建容器时预分配的巨页资源
spec.containers[].resources.requests.hugepages-<size>
定义cpu的资源上限
spec.containers[].resources.limits.cpu
定义内存的资源上限
spec.containers[].resources.limits.memory
定义巨页的资源上限
spec.containers[].resources.limits.hugepages-<size>
4、官方文档示例
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: frontend
spec:
containers:
- name: app
image: images.my-company.example/app:v4
env:
- name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
value: "password"
resources:
requests:
memory: "64Mi"
cpu: "250m"
limits:
memory: "128Mi"
cpu: "500m"
- name: log-aggregator
image: images.my-company.example/log-aggregator:v6
resources:
requests:
memory: "64Mi"
cpu: "250m"
limits:
memory: "128Mi"
cpu: "500m"
此例子中Pod有两个Container。每个Container 的请求为 0.25 cpu 和 64MiB（226 字节）内存， 每个容器的资源约束为 0.5 cpu 和 128MiB 内存。 你可以认为该 Pod 的资源请求为 0.5 cpu 和 128 MiB 内存，资源限制为 1 cpu 和 256MiB 内存。
5、资源限制实操
5.1 编写yaml资源配置清单
[root@master ~]# mkdir /opt/test
[root@master ~]# cd !$
cd /opt/test
[root@master test]# vim test1.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: test1
spec:
containers:
- name: web
image: nginx
env:
- name: WEB_ROOT_PASSWORD
value: "password"
resources:
requests:
memory: "64Mi"
cpu: "250m"
limits:
memory: "128Mi"
cpu: "500m"
- name: db
image: mysql
env:
- name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
value: "password"
resources:
requests:
memory: "64Mi"
cpu: "250m"
limits:
memory: "128Mi"
cpu: "500m"
5.2 释放内存（node节点，以node01为例）
由于mysql对于内存的使用要求比较高，因此需要先检查内存的可用空间是否能够满足mysql的正常运行，若剩余内存不够，可对其进行释放操作。
查看内存
free -mH
内存总量为1.9G，实际使用1G，因此可有内存应该为0.9G左右。
但是由于有870M的内存被用于缓存，导致了free仅为86M。
86M剩余可用内存显然是不够用的，因此需要释放缓存。
手动释放缓存
echo [1\2\3] > /proc/sys/vm/drop_caches
0：0是系统默认值，默认情况下表示不释放内存，由操作系统自动管理
1：释放页缓存
2：释放dentries和inodes
3：释放所有缓存
注意：
如果因为是应用有像内存泄露、溢出的问题，从swap的使用情况是可以比较快速可以判断的，但free上面反而比较难查看。相反，如果在这个时候，我们告诉用户，修改系统的一个值，“可以”释放内存，free就大了。用户会怎么想？不会觉得操作系统“有问题”吗？所以说，既然核心是可以快速清空buffer或cache，也不难做到（这从上面的操作中可以明显看到），但核心并没有这样做（默认值是0），我们就不应该随便去改变它。
一般情况下，应用在系统上稳定运行了，free值也会保持在一个稳定值的，虽然看上去可能比较小。当发生内存不足、应用获取不到可用内存、OOM错误等问题时，还是更应该去分析应用方面的原因，如用户量太大导致内存不足、发生应用内存溢出等情况，否则，清空buffer，强制腾出free的大小，可能只是把问题给暂时屏蔽了。
5.3 创建资源
kubectl apply -f tets1.yaml
[root@master test]# kubectl apply -f test1.yaml
pod/test1 created
5.4 跟踪查看pod状态
kubectl get pod -o wide -w
[root@master test]# kubectl get pod -o wide -w
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
test1 0/2 ContainerCreating 0 4s <none> node01 <none> <none>
test1 2/2 Running 0 18s 10.244.1.55 node01 <none> <none>
test1 1/2 OOMKilled 0 21s 10.244.1.55 node01 <none> <none>
test1 2/2 Running 1 37s 10.244.1.55 node01 <none> <none>
test1 1/2 OOMKilled 1 40s 10.244.1.55 node01 <none> <none>
......
OOM（OverOfMemory）表示服务的运行超过了我们所设定的约束值。
Ready:2/2，status:Running说明该pod已成功创建并运行，但运行过程中发生OOM问题被kubelet杀死并重新拉起新的pod
5.5 查看容器日志
kubectl logs test1 -c web
[root@master test]# kubectl logs test1 -c web
/docker-entrypoint.sh: /docker-entrypoint.d/ is not empty, will attempt to perform configuration
/docker-entrypoint.sh: Looking for shell scripts in /docker-entrypoint.d/
/docker-entrypoint.sh: Launching /docker-entrypoint.d/10-listen-on-ipv6-by-default.sh
10-listen-on-ipv6-by-default.sh: info: Getting the checksum of /etc/nginx/conf.d/default.conf
10-listen-on-ipv6-by-default.sh: info: Enabled listen on IPv6 in /etc/nginx/conf.d/default.conf
/docker-entrypoint.sh: Launching /docker-entrypoint.d/20-envsubst-on-templates.sh
/docker-entrypoint.sh: Launching /docker-entrypoint.d/30-tune-worker-processes.sh
/docker-entrypoint.sh: Configuration complete; ready for start up
2021/11/06 08:31:23 [notice] 1#1: using the "epoll" event method
2021/11/06 08:31:23 [notice] 1#1: nginx/1.21.3
2021/11/06 08:31:23 [notice] 1#1: built by gcc 8.3.0 (Debian 8.3.0-6)
2021/11/06 08:31:23 [notice] 1#1: OS: Linux 3.10.0-693.el7.x86_64
2021/11/06 08:31:23 [notice] 1#1: getrlimit(RLIMIT_NOFILE): 1048576:1048576
2021/11/06 08:31:23 [notice] 1#1: start worker processes
2021/11/06 08:31:23 [notice] 1#1: start worker process 31
2021/11/06 08:31:23 [notice] 1#1: start worker process 32
nginx启动正常，接下来查看mysql日志
kubectl logs test1 -c mysql
[root@master test]# kubectl logs test1 -c db2021-11-06 08:38:44+00:00 [Note] [Entrypoint]: Entrypoint script for MySQL Server 8.0.27-1debian10 started.2021-11-06 08:38:44+00:00 [Note] [Entrypoint]: Switching to dedicated user 'mysql'2021-11-06 08:38:44+00:00 [Note] [Entrypoint]: Entrypoint script for MySQL Server 8.0.27-1debian10 started.2021-11-06 08:38:44+00:00 [Note] [Entrypoint]: Initializing database files2021-11-06T08:38:44.274783Z 0 [System] [MY-013169] [Server] /usr/sbin/mysqld (mysqld 8.0.27) initializing of server in progress as process 412021-11-06T08:38:44.279965Z 1 [System] [MY-013576] [InnoDB] InnoDB initialization has started.2021-11-06T08:38:44.711420Z 1 [System] [MY-013577] [InnoDB] InnoDB initialization has ended.2021-11-06T08:38:45.777355Z 0 [Warning] [MY-013746] [Server] A deprecated TLS version TLSv1 is enabled for channel mysql_main2021-11-06T08:38:45.777389Z 0 [Warning] [MY-013746] [Server] A deprecated TLS version TLSv1.1 is enabled for channel mysql_main2021-11-06T08:38:45.898121Z 6 [Warning] [MY-010453] [Server] root@localhost is created with an empty password ! Please consider switching off the --initialize-insecure option./usr/local/bin/docker-entrypoint.sh: line 191: 41 Killed "$@" --initialize-insecure --default-time-zone=SYSTEM
锁定问题容器为mysql
5.6 删除pod
kubectl delete -f test1
[root@master test]# kubectl delete -f test1.yaml
5.7 修改yaml配置资源清单，提高mysql资源限制
[root@master test]# vim test1.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: test1
spec:
containers:
- name: web
image: nginx
env:
- name: WEB_ROOT_PASSWORD
value: "password"
resources:
requests:
memory: "64Mi"
cpu: "250m"
limits:
memory: "128Mi"
cpu: "500m"
- name: db
image: mysql
env:
- name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
value: "password"
resources:
requests:
memory: "512Mi"
cpu: "0.5"
limits:
memory: "1024Mi"
cpu: "1"
5.8 再次创建资源
kubectl apply -f test1.yaml
[root@master test]# kubectl apply -f test1.yaml pod/test1 created
5.9 跟踪查看pod状态
kubectl get pod -o wide -w
[root@master test]# kubectl get pod -o wide -w
5.10 查看pod详细信息
kubectl describe pod test1
[root@master test]# kubectl describe pod test1
5.11 查看node资源使用
[root@master test]# kubectl describe node node01
node01的配置为2C2G。
CPU Requests分析：
nginx的requests为250m，mysql的requests为500m，因此node01的CPU Requests为750m，在node01的两个核中使用占比为37%。
CPU Limits分析：
nginx到的limit为500m，mysql的limit为1，因此node01到的CPU Limits为1500m，在node01的两个核中使用占比为75%。
Memory Requests分析：
nginx的requests为64Mi，mysql的requests为512Mi，因此node01的内存Requests为576Mi，在node01的2G内存中使用占比为30%。
Memory Limits分析：
nginx的limits为128Mi，mysql的limit为1Gi，因此node01的1152Mi，在node01的2G内存中使用占比为61%。
二、健康检查
1、健康检查的定义
健康检查又称为探针（Probe），是由kubelet对容器执行的定期诊断。
2、探针的三种规则
2.1 livenessProbe存活探针
判断容器是否正在运行。如果探测失败，则kubelet会杀死容器，并且容器将根据restartPolicy来设置Pod状态，如果容器不提供存活探针，则默认状态为Success。
2.2 readinessProbe就绪探针
判断容器是否准备好接受请求。**如果探测失败，端点控制器将从与Pod匹配的所有service endpoints中剔除删除该Pod的IP地址。**初始延迟之前的就绪状态默认为Failure。如果容器不提供就绪探针，则默认状态为Success。
2.3 startupProbe启动探针（1.17版本新增）
判断容器内的应用程序是否已启动，主要针对于不能确定具体启动时间的应用。如果匹配了startupProbe探测，则在startupProbe状态为Success之前，其他所有探针都处于无效状态，直到它成功后其他探针才起作用。如果startupProbe失败，kubelet将杀死容器，容器将根据restartPolicy来重启。如果容器没有配置startupProbe，则默认状态为Success。
2.4 同时定义
以上三种规则可同时定义。在readinessProbe检测成功之前，Pod的running状态是不会变成ready状态的。
3、Probe支持的三种检测方法
3.1 exec
在容器内执行执行命令，如果容器退出时返回码为0则认为诊断成功。
3.2 tcpSocket
对指定端口上的容器的IP地址进行TCP检查（三次握手）。如果端口打开，则诊断被认为是成功的。
3.3 httpGet
对指定的端口和路径上的容器的IP地址执行httpGet请求。如果响应的状态码大于等于200且小于400（2xx和3xx），则诊断被认为是成功的。
4、探测结果
每次探测都将获得以下三种结果之一：
● 成功：容器通过了诊断
● 失败：容器未通过诊断
● 未知：诊断失败，因此不会采取任何行动
5、exec方式
vim exec.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
labels:
test: liveness #为了健康检查定义的标签
name: liveness-exec
spec: #定义了Pod中containers的属性
containers:
- name: liveness
image: busybox
args: #传入的命令
- /bin/sh
- -c
- touch /tmp/healthy; sleep 30; rm -rf /tmp/healthy;sleep 600
livenessProbe:
exec:
command:
- cat
- /tmp/healthy
initialDelaySeconds: 5 #表示pod中容器启动成功后，多少秒后进行健康检查
periodSeconds: 5 #在首次健康检查后，下一次健康检查的间隔时间 5s
在配置文件中，可以看到Pod具有单个Container。该perioSeconds字段指定kubelet应该每5秒执行一次活动性探测。该initiaDelaySeconds字段告诉kubelet在执行第一个探测之前应该等待5秒。为了执行探测，kubelet cat /tmp/healthy在容器中执行命令。如果命令成功执行，则返回0，并且kubelet认为Container仍然重要。如果命令返回非0值，则kubelet将杀死Container并重启它。
- 1.在这个配置文件中，可以看到Pod只有一个容器。
- 2.容器中的command字段表示创建一个/tmp/live文件后休眠30秒，休眠结束后删除该文件，并休眠10分钟。
- 3.仅使用livenessProbe存活探针，并使用exec检查方式，对/tmp/live文件进行存活检测。
- 4.initialDelaySeconds字段表示kubelet在执行第一次探测前应该等待5秒。
- 5.periodSeconds字段表示kubelet每隔5秒执行一次存活探测。
6、httpGet方式
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
labels:
test: liveness
name: liveness-http
spec:
containers:
- name: liveness
image: k8s.gcr.io/liveness
args:
- /server
livenessProbe:
httpGet:
path: /healthz
port: 8080
httpHeaders:
- name: Custom-Header
value: Awesome
initialDelaySeconds: 3
periodSeconds: 3
在配置文件中，可以看到Pod具有单个Container。该periodSeconds字段指定kubectl应该每3秒执行一次活动性探测。该initiaDelaySeconds字段告诉kubelet在执行第一个探测之前应等待3秒。为了执行探测，kubectl将HTTP GET请求发送到Container中运行并在端口8080上侦听的服务器。如果服务器/healthz路径的处理程序返回成功代码，则kubectl会认为任何大于或等于400的代码均表示成功，其他代码都表示失败。
7、tcpSocket方式
定义TCP活动度探针
第三种类型的活动性探针使用TCP套接字，使用此配置，kubelet将尝试在指定端口上打开容器的套接字。如果可以建立连接，则认为该让其运行状况良好，如果不能，则认为该容器是故障容器。
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: goproxy
labels:
app: goproxy
spec:
containers:
- name: goproxy
image: k8s.gcr.io/goproxy:0.1
ports:
- containerPort: 8080
readinessProbe:
tcpSocket:
port: 8080
initialDelaySeconds: 5
periodSeconds: 10
livenessProbe:
tcpSocket:
port: 8080
initialDelaySeconds: 15
periodSeconds: 20
如图所示，TCP检查的配置与HTTP检查非常相似，此示例同时使用就绪和活跃度探针，容器启动5秒后，kubelet将发送第一个就绪探测器。这些尝试连接到goproxy端口8080上的容器。如果探测成功，则容器将标记为就绪，kubelet将继续每10秒运行一次检查。
除了就绪探针之外，此配置还包括活动探针。容器启动后15秒钟，kubelet将运行第一个活动谈着，就像就绪探针一样，这些尝试goproxy在端口8080上连接到容器。如果活动探针失败，则容器将重新启动。
三、总结
1. 探针
探针分为3种
- 1.livenessProbe（存活探针）∶判断容器是否正常运行，如果失败则杀掉容器（不是pod），再根据重启策略是否重启容器
- 2.readinessProbe（就绪探针）∶判断容器是否能够进入ready状态，探针失败则进入noready状态，并从service的endpoints中剔除此容器
- 3.startupProbe∶判断容器内的应用是否启动成功，在success状态前，其它探针都处于无效状态
2. 检查方式
检查方式分为3种
- 1.exec∶使用 command 字段设置命令，在容器中执行此命令，如果命令返回状态码为0，则认为探测成功
- 2.httpget∶通过访问指定端口和url路径执行http get访问。如果返回的http状态码为大于等于200且小于400则认为成功
- 3.tcpsocket∶通过tcp连接pod（IP）和指定端口，如果端口无误且tcp连接成功，则认为探测成功
3. 常用的探针可选参数
常用的探针可选参数有4个
- 1.initialDelaySeconds∶ 容器启动多少秒后开始执行探测
- 2.periodSeconds∶探测的周期频率，每多少秒执行一次探测
- 3.failureThreshold∶探测失败后，允许再试几次
- 4.timeoutSeconds ∶ 探测等待超时的时间
4、重启策略
Pod在遇到故障之后“重启”的动作Pod在遇到故障之后“重启”的动作
Always：当容器终止退出后，总是“重启”容器，默认策略
OnFailure：当容器异常退出（退出状态码非0）时，重启容器
Never：当容器终止退出，从不“重启”容器。
（注意：k8s中不支持重启Pod资源，只有删除重建，重建）