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K8S節(jié)點(diǎn)本地存儲(chǔ)被撐爆問題徹底解決方法

 更新時(shí)間:2022年11月11日 08:50:38   作者:螢火架構(gòu)  
這篇文章主要為大家介紹了K8S節(jié)點(diǎn)本地存儲(chǔ)被撐爆問題徹底解決方法,有需要的朋友可以借鑒參考下,希望能夠有所幫助,祝大家多多進(jìn)步,早日升職加薪

存儲(chǔ)的內(nèi)容

現(xiàn)在云原生越來越流行,很多企業(yè)都上馬了K8S,但是這里邊也有很多的坑要填,這篇文章就聊一下K8S節(jié)點(diǎn)本地存儲(chǔ)被撐爆的問題,也就是磁盤被占滿的問題。

要解決存儲(chǔ)使用過多的問題,就得先了解存儲(chǔ)中都保存了些什么內(nèi)容,否則解決不了問題,還可能帶來更多的風(fēng)險(xiǎn)。

鏡像

容器要在節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行,kubelet 首先要拉取容器鏡像到節(jié)點(diǎn)本地,然后再根據(jù)鏡像創(chuàng)建容器。隨著Pod的調(diào)度和程序的升級(jí),日積月累,節(jié)點(diǎn)本地就會(huì)保存大量的容器鏡像,占用大量存儲(chǔ)空間。

如果使用的是Docker容器運(yùn)行時(shí),這些文件保存在 /var/lib/docker/image/overlay2 目錄下。

可寫層

關(guān)于可寫層,了解容器本質(zhì)的同學(xué)應(yīng)該比較熟悉,容器運(yùn)行時(shí)使用的是一種聯(lián)合文件系統(tǒng)技術(shù),它把鏡像中的多層合并起來,然后再增加一個(gè)可寫層,容器中寫操作的結(jié)果會(huì)保存在這一層,這一層存在于容器當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的本地存儲(chǔ)中。雖然鏡像中的層是容器實(shí)例共享的,但是可寫層是每個(gè)容器一份。

假如我們有一個(gè)名為 mypod 的Pod實(shí)例,在其中創(chuàng)建一個(gè)文件:/hello.txt,并寫入 hello k8s 的字符。

$ kubectl exec mypod -- sh -c 'echo "hello k8s" > /hello.txt'
$ kubectl exec mypod -- cat /k8s/hello.txt
hello k8s

如果使用的是Docker容器運(yùn)行時(shí),可以在Docker的相關(guān)目錄中找到可寫層以及剛剛創(chuàng)建的這個(gè)文件,它們?cè)?nbsp; /var/lib/docker/overlay2 這個(gè)目錄下。

如果毫無節(jié)制的使用可寫層,也會(huì)導(dǎo)致大量的本地磁盤空間被占用。

日志

K8S推薦的日志輸出方式是將程序日志直接輸出到標(biāo)準(zhǔn)輸出和標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤,此時(shí)容器運(yùn)行時(shí)會(huì)捕捉這些數(shù)據(jù),并把它們寫到本地存儲(chǔ),然后再由節(jié)點(diǎn)上的日志代理或者Pod中的邊車日志代理轉(zhuǎn)運(yùn)到獨(dú)立的日志處理中心,以供后續(xù)分析使用。

這些日志保存在節(jié)點(diǎn)本地的  /var/log/container 目錄下,我們可以實(shí)際創(chuàng)建一個(gè)Pod來確認(rèn)下:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-log-stdout
spec:
  containers:
  - name: count
    image: busybox:latest
    args: [/bin/sh, -c,
            'i=0; while true; do echo "$i: $(date) a log entry."; i=$((i+1)); usleep 1000; done']

這個(gè)Pod每隔1毫秒會(huì)寫1條數(shù)據(jù)到標(biāo)準(zhǔn)輸出。要找到容器運(yùn)行時(shí)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)輸出創(chuàng)建的日志文件,首先要找到這個(gè)Pod部署的節(jié)點(diǎn),然后登錄到這個(gè)節(jié)點(diǎn),就能找到對(duì)應(yīng)的文件了。

如果程序輸出的日志很多,占滿磁盤空間就是早晚的事。

emptyDir

emptyDir 是一種基于節(jié)點(diǎn)本地存儲(chǔ)的Volume類型,它通過在本地存儲(chǔ)創(chuàng)建一個(gè)空目錄來實(shí)際承載Volume。使用這種存儲(chǔ)卷可以在Pod的多個(gè)容器之間共享數(shù)據(jù),比如一個(gè)容器造數(shù)據(jù),一個(gè)容器消費(fèi)數(shù)據(jù)。

看下面這個(gè)例子:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-vol-empty-dir
spec:
  containers:
  - name: count
    image: busybox:latest
    args: [/bin/sh, -c, 'echo "k8s" > /cache/k8s.txt;sleep 1800']
    volumeMounts:
    - mountPath: /cache
      name: cache-volume
  volumes:
  - name: cache-volume
    emptyDir: {}

在 spec.volumes[] 中只需要添加一個(gè)名為 emptyDir 的字段,它的配置都可以使用默認(rèn)值,然后這個(gè)卷會(huì)被掛載到容器的 /cache 路徑。

容器的啟動(dòng)參數(shù)是一個(gè)shell命令,它會(huì)在容器的 cache 目錄下創(chuàng)建1個(gè)名為 k8s.txt 的文件。容器創(chuàng)建后稍等一會(huì),使用下面的命令獲取這個(gè)文件的內(nèi)容:

$ kubectl exec pod-vol-empty-dir -- cat /cache/k8s.txt
k8s

可以看到,文件內(nèi)容正是容器啟動(dòng)命令中寫入的 k8s 字符。

K8S會(huì)在當(dāng)前的Node自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)目錄來實(shí)際承載這個(gè)卷,目錄的位置在Node的  /var/lib/kubelet/pods 路徑下。要查看這個(gè)目錄中的內(nèi)容,需要先找到Pod Id和對(duì)應(yīng)的Node,然后登錄到這個(gè)Node,就能找到這個(gè)目錄了。minikube中的查找方法如下圖所示:

注意用顏色框圈出來的內(nèi)容,不同的Pod對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)不同。查找Pod Id的命令:

kubectl get pods -o custom-columns=PodName:.metadata.name,PodUID:.metadata.uid,PodNode:.spec.nodeName

如果不對(duì) emptyDir Volume 做一些限制,也是有很大的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)使用過多的磁盤空間。

存儲(chǔ)的限制方法

通過上文的介紹,我們可以看到,除了容器鏡像是系統(tǒng)機(jī)制控制的,其它的內(nèi)容都跟應(yīng)用程序有關(guān)。

應(yīng)用程序完全可以控制自己使用的存儲(chǔ)空間,比如少寫點(diǎn)日志,將數(shù)據(jù)保存到遠(yuǎn)程存儲(chǔ),及時(shí)刪除使用完畢的臨時(shí)數(shù)據(jù),使用LRU等算法控制存儲(chǔ)空間的使用量,等等。不過完全依賴開發(fā)者的自覺也不是一件很可靠的事,萬一有BUG呢?所以K8S也提供了一些機(jī)制來限制容器可以使用的存儲(chǔ)空間。

K8S的GC

K8S有一套自己的GC控制邏輯,它可以清除不再使用的鏡像和容器。這里我們重點(diǎn)看下對(duì)鏡像的清理。

這個(gè)清理工作是 kubelet 執(zhí)行的,它有三個(gè)參數(shù)來控制如何執(zhí)行清理:

  • imageMinimumGCAge 未使用鏡像進(jìn)行垃圾回收時(shí),其存在的時(shí)間要大于這個(gè)閾值,默認(rèn)是2分鐘。
  • imageGCHighThresholdPercent 鏡像占用的磁盤空間比例超過這個(gè)閾值時(shí),啟動(dòng)垃圾回收。默認(rèn)85。
  • ImageGCLowThresholdPercent 鏡像占用的磁盤空間比例低于這個(gè)閾值時(shí),停止垃圾回收。默認(rèn)80。

可以根據(jù)自己的鏡像大小和數(shù)量的水平來更改這幾個(gè)閾值。

日志總量限制

K8S對(duì)寫入標(biāo)準(zhǔn)輸出的日志有一個(gè)輪轉(zhuǎn)機(jī)制,默認(rèn)情況下每個(gè)容器的日志文件最多可以有5個(gè),每個(gè)文件最大允許10Mi,如此每個(gè)容器最多保留最新的50Mi日志,再加上Node也可以對(duì)Pod數(shù)量進(jìn)行限制,日志使用的本地存儲(chǔ)空間就變得可控了。這個(gè)控制也是 kubelet 來執(zhí)行的,有兩個(gè)參數(shù):

  • containerLogMaxSize 單個(gè)日志文件的最大尺寸,默認(rèn)為10Mi。
  • containerLogMaxFiles 每個(gè)容器的日志文件上限,默認(rèn)為5。

以上文的 pod-log-stdout 這個(gè)Pod為例,它的日志輸出量很多就會(huì)超過10Mi,我們可以實(shí)際驗(yàn)證下。

不過如果沒有意外,意外將要發(fā)生了,K8S的限制不起作用。這是因?yàn)槲覀兪褂玫娜萜鬟\(yùn)行時(shí)是docker,docker有自己的日志處理方式,這套機(jī)制可能過于封閉,K8S無法適配或者不愿意適配。可以更改docker deamon的配置來解決這個(gè)問題,在K8S Node中編輯這個(gè)文件  /etc/docker/daemon.json (如果沒有則新建),增加關(guān)于日志的配置:

{
    "log-opts": {
        "max-size": "10m",
        "max-file": "5"
    }
}

然后重啟Node上的docker:systemctl restart docker。注意還需要重新創(chuàng)建這個(gè)Pod,因?yàn)檫@個(gè)配置只對(duì)新的容器生效。

在docker運(yùn)行時(shí)下,容器日志實(shí)際上位于 /var/lib/docker/containers 中,先找到容器Id,然后就可以觀察到這些日志的變化了:

emptyDir Volume 限制

對(duì)于emptyDir類型的卷,可以設(shè)置 emptyDir.sizeLimit,比如設(shè)置為 100Mi。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-vol-empty-dir-limit
spec:
  containers:
  - name: count
    image: busybox:latest
    args: [/bin/sh, -c,
            'while true; do dd if=/dev/zero of=/cache/$(date "+%s").out count=1 bs=5MB; sleep 1; done']
    volumeMounts:
    - mountPath: /cache
      name: cache-volume
  volumes:
  - name: cache-volume
    emptyDir:
      sizeLimit: 100Mi

稍等幾分鐘,然后查詢Pod的事件:

可以看到 kubelet 發(fā)現(xiàn) emptyDir volume 超出了100Mi的限制,然后就把 Pod 關(guān)掉了。

臨時(shí)數(shù)據(jù)的總量限制

對(duì)于所有類型的臨時(shí)性本地?cái)?shù)據(jù),包括 emptyDir 卷、容器可寫層、容器鏡像、日志等,K8S也提供了一個(gè)統(tǒng)一的存儲(chǔ)請(qǐng)求和限制的設(shè)置,如果使用的存儲(chǔ)空間超過限制就會(huì)將Pod從當(dāng)前Node逐出,從而避免磁盤空間使用過多。

然后我們創(chuàng)建一個(gè)Pod,它會(huì)每秒寫1個(gè)5M的文件,同時(shí)使用 spec.containers[].resources.requests.limits 給存儲(chǔ)資源設(shè)置了一個(gè)限制,最大100Mi。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-ephemeral-storage-limit
spec:
  containers:
  - name: count
    image: busybox:latest
    args: [/bin/sh, -c,
            'while true; do dd if=/dev/zero of=$(date "+%s").out count=1 bs=5MB; sleep 1; done']
    resources:
      requests:
        ephemeral-storage: "50Mi"
      limits:
        ephemeral-storage: "100Mi"

稍等幾分鐘,然后查詢Pod的事件:

kubectl describe pod pod-ephemeral-storage-limit

可以看到 kubelet 發(fā)現(xiàn)Pod使用的本地臨時(shí)存儲(chǔ)空間超過了限制的100Mi,然后就把 Pod 關(guān)掉了。

通過這些存儲(chǔ)限制,基本上就可以說是萬無一失了。當(dāng)然還要在節(jié)點(diǎn)預(yù)留足夠的本地存儲(chǔ)空間,可以根據(jù)Pod的數(shù)量和每個(gè)Pod最大可使用的空間進(jìn)行計(jì)算,否則程序也會(huì)因?yàn)榭偸堑貌坏剿璧拇鎯?chǔ)空間而出現(xiàn)無法正常運(yùn)行的問題。

以上就是K8S節(jié)點(diǎn)本地存儲(chǔ)被撐爆問題徹底解決方法的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于K8S節(jié)點(diǎn)本地存儲(chǔ)被撐爆的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!

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