背景
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随着容器化应用的日益普及、业务规模的增长以及复杂度的增加，对容器化应用的存储性能和状况进行实时、精确的监控变得至关重要。阿里云容器服务 Kubernetes 版（ACK, Container Service for Kubernetes）的容器存储监控功能，正是为了解决这一问题，为用户提供更全面、更深入的存储资源洞察。ACK 在 Kubernetes 的基础上，为用户提供了多种容器数据卷类型，其中较为常用的数据卷包括：
- 本地存储：数据存放在 Pod 所在节点上的数据卷，例如 hostPath、emptyDir 等；
- Secret 和 ConfigMap：两种特殊的数据卷，包含集群内部对象的信息；
- PVC：一种定义集群外部数据卷的方式，能够将外部存储介质接入到集群中。在 ACK 集群中，我们较为推荐的三种阿里云云存储分别为云盘、NAS、OSS，它们覆盖的业务场景各不相同。通过 PVC 的方式将阿里云云存储接入到集群后，ACK 能够帮助用户更好地满足业务需求，拓宽业务场景。
其中，考虑到 Secret 和 ConfigMap 的特殊性，它们通常只会承担存储集群对象信息的作用，对存储可观测性的要求较低。因此，针对本地存储和 PVC 这两种容器存储使用方式，我们对 ACK 的容器存储监控功能进行了全新升级。此次更新完善了对集群中不同存储类型的监控能力，不仅对之前已有的监控大盘进行了优化，还针对不同的云存储类型，上线了全新的监控大盘，确保用户能够更好地理解和管理容器业务应用的存储资源。
新大盘优化思路
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新存储监控大盘涵盖了 K8s 集群内部存储和外部存储两种存储形态。集群内部存储支持：
- RootFS 监控：查看容器 RootFS 空间使用率和实时读写速率。
- Pod 临时存储监控：查看临时存储空间使用率和 Inode 使用率。
集群外部存储支持：
- 云盘存储卷监控：查看云盘存储卷的概要信息（名称、命名空间、空间使用率等）、实时读写速率、读写延迟和读写吞吐量。
- NAS 存储卷监控：查看 NAS 存储卷的概要信息（名称、命名空间、空间使用率等）、实时读写速率、读写延迟和读写吞吐量。
- OSS 存储卷监控：查看 OSS 存储卷的概要信息（名称、命名空间、空间使用率等）、实时读写速率、读写吞吐量、OSS 操作每秒执行次数、POSIX 操作每秒执行次数和热点文件。
从具体改进形式上来说，本次更新上线了云盘、NAS、OSS 三块新的监控大盘，同时还在集群、节点、Pod 这三块已有监控大盘中添加了跟存储相关的监控图表。
新大盘内容展示
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云盘存储卷监控
云盘存储卷的监控大盘界面如下：
其中，PVC 信息表格给出了所有云盘存储卷的信息，包括 PV 和 PVC 的名称、命名空间、所在节点、对应设备名称以及空间使用率等信息。PVC 绑定的 Pod 信息表格给出了 PVC 和工作负载的对应关系。大盘中的其他图表展示了云盘的空间使用量和实时读写数据。
NAS 存储卷监控
NAS 存储卷的监控大盘界面如下：
NAS 监控大盘与云盘监控大盘的内容基本相同，唯一区别在于 PVC 信息表格中展示的是每个 NAS 存储卷的挂载点地址，而不是设备号。
OSS 存储卷监控
OSS 存储卷的监控大盘界面如下：
其中，PVC 信息表格给出了每个 OSS 存储卷的 bucket 名称和其他基本信息。除了实时读写数据外，OSS 大盘还给出了各种 OSS 操作和 POSIX 操作每秒执行次数的统计数据，以及读写操作的热点路径统计数据。
集群监控
集群监控大盘新增了 PVC 概要信息表格，用户可以直观地查看集群中所有 PVC 的基本信息：
节点监控
节点监控大盘中新增了 PVC 概要信息和读写数据的展示：
Pod 监控
Pod 监控大盘中新增了 RootFS 和 Ephemeral Storage 的监控数据，其中 RootFS 相关指标展示了 Pod 中所有容器的 RootFS 相关信息，如可用存储空间总量、读写总数据量等。而 Ephemeral Storage 相关指标则涵盖了以下三个部分的相关信息：
- 除 tmpfs 类型的 emptyDir 外，Pod 挂载的其他类型 emptyDir
- 节点上存储 Pod 日志的文件
- Pod 中所有容器的可写层
增强的 Ephemeral Storage 监控能力
注意大盘中的 Ephemeral Storage Usage(%) 图表只会显示所有配置了 resources.limits.ephemeral-storage 的容器的信息。
另外值得注意的是，RootFS 相关指标由 cAdvisor 组件透出，而当容器运行时为 containerd 时，cAdvisor 不会提供 Pod 维度的监控指标。虽然社区曾经尝试对这个问题进行了修复[1]，但由于代码实现带来的二方依赖打破了 K8s 的单向依赖原则，该修复最终被回退[2]。考虑到 containerd 为 ACK 集群 1.24 及以上版本的默认容器运行时，我们在 ACK csi-plugin 组件中对该问题进行了修复，用户只需安装 v1.28.3-eb95171-aliyun 及以上版本的 csi-plugin 组件就可以解决 Pod 维度的 Ephemeral Storage 监控数据缺失的问题。
总结
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容器存储是容器应用运行时的数据保障，本次 ACK 容器存储监控的更新能够帮助用户全面、精细地掌控集群中的存储细节，快速定位业务运行过程中可能出现的 IO 瓶颈和 IO 问题，更好地保证业务的平稳运行。
参考文章：
Resource Management for Pods and Containers
https://kubernetes.io/docs/concepts/configuration/manage-resources-containers/
Monitoring cAdvisor with Prometheushttps://github.com/google/cadvisor/blob/master/docs/storage/prometheus.md
相关链接：
[1] 修复
https://github.com/google/cadvisor/pull/2872
[2] 回退
