Kubernetes节点资源耗尽状态的处理-阿里云开发者社区

今天上午一到工位，就收到来自同事的“投诉”：私有云上的Kubernetes cluster中的一个node似乎不工作了，因为专门部署于那个节点上的应用挂掉了，并且长时间没有恢复。这个公司私有云上Kubernetes集群是v1.7.5版本，部署于双节假期之前。最近感觉K8s开发明显提速，连续发布版本，截至发稿时，最新发布的版本为v1.8.1了。这个集群一直运行相对稳定，今天这个异常到底是怎么一回事呢？于是打开terminal，开始了问题的调查。

一、问题现象

我们这个小集群一共有三个Kubernetes Node。首先，我查看集群中的所有Pods状态，发现node1和node2上的Pods均正常(running状态)，但位于node3上的三个Pods均为“Pending”状态，这三个pod是weave-net-rh6r4、kube-proxy-v4d1p以及portal-3613605798-txq4l，其中portal-3613605798-txq4l是我们的应用Pod。K8s自身的组件kube-proxy都异常了，显然node3节点出问题了。如果你此刻去尝试查看(kubectl describe) 这几个pod的状态，多半你会失败，因为Pod在频繁重启，1-2s钟新创建的Pod就会被kill掉，导致你无法查看其状态。

我直接查看一下node3的状态，果不其然，我得到了一些Warning events:

# kubectl describe ubuntu-k8s-3 ... ...
Events:
 FirstSeen LastSeen Count From SubObjectPath Type Reason Message
 --------- -------- ----- ---- ------------- -------- ------ -------
 51m 51m 1 kubelet, ubuntu-k8s-3 Normal NodeNotSchedulable Node ubuntu-k8s-3 status is now: NodeNotSchedulable
 9d 51m 49428 kubelet, ubuntu-k8s-3 Warning EvictionThresholdMet Attempting to reclaim nodefs
 5m 5m 1 kubelet, ubuntu-k8s-3 Normal Starting Starting kubelet.
 5m 5m 2 kubelet, ubuntu-k8s-3 Normal NodeHasSufficientDisk Node ubuntu-k8s-3 status is now: NodeHasSufficientDisk
 5m 5m 2 kubelet, ubuntu-k8s-3 Normal NodeHasSufficientMemory Node ubuntu-k8s-3 status is now: NodeHasSufficientMemory
 5m 5m 2 kubelet, ubuntu-k8s-3 Normal NodeHasNoDiskPressure Node ubuntu-k8s-3 status is now: NodeHasNoDiskPressure
 5m 5m 1 kubelet, ubuntu-k8s-3 Normal NodeAllocatableEnforced Updated Node Allocatable limit across pods
 5m 5m 1 kubelet, ubuntu-k8s-3 Normal NodeHasDiskPressure Node ubuntu-k8s-3 status is now: NodeHasDiskPressure
 5m 14s 23 kubelet, ubuntu-k8s-3 Warning EvictionThresholdMet Attempting to reclaim nodefs

两点有价值的内容：
1、Node ubuntu-k8s-3 status is now: NodeHasDiskPressure
2、Warning: “EvictionThresholdMet Attempting to reclaim nodefs”

从以上内容大致可以判断出node3处于磁盘空间不足的状态下，并且该node上的kubelet daemon判断达到了Eviction阀值，试图回收磁盘空间（通过某种杀Pod的方式，I Guess）。

既然提到了Kubelet，我们再来看看这一后台service的log：

# journalctl -u kubelet -f
10月 16 09:50:55 ubuntu-k8s-3 kubelet[17144]: W1016 09:50:55.056703 17144 eviction_manager.go:331] eviction manager: attempting to reclaim nodefs
10月 16 09:50:55 ubuntu-k8s-3 kubelet[17144]: I1016 09:50:55.057322 17144 eviction_manager.go:345] eviction manager: must evict pod(s) to reclaim nodefs
10月 16 09:50:55 ubuntu-k8s-3 kubelet[17144]: E1016 09:50:55.058307 17144 eviction_manager.go:356] eviction manager: eviction thresholds have been met, but no pods are active to evict
... ...
10月 16 09:54:14 ubuntu-k8s-3 kubelet[12844]: W1016 09:54:14.823152 12844 eviction_manager.go:142] Failed to admit pod weave-net-3svfg_kube-system(e5a5d474-b214-11e7-a98b-0650cc001a5b) - node has conditions: [DiskPressure]
10月 16 09:54:14 ubuntu-k8s-3 kubelet[12844]: W1016 09:54:14.824246 12844 eviction_manager.go:142] Failed to admit pod kube-proxy-d9lk0_kube-system(e5ff8fde-b214-11e7-a98b-0650cc001a5b) - node has conditions: [DiskPressure]

kubelet日志也印证了上面的判断：node3因为磁盘不足不再参与pod调度，但尝试回收磁盘空间时却发现已经没有active pod可以kill了！

二、原因分析

既然提到了磁盘不足，我们就来看看磁盘占用情况：

# df -h

文件系统 容量 已用 可用 已用% 挂载点
udev 2.0G 0 2.0G 0% /dev
tmpfs 396M 46M 350M 12% /run
/dev/sda1 5.8G 5.1G 448M 92% /
tmpfs 2.0G 288K 2.0G 1% /dev/shm
tmpfs 5.0M 0 5.0M 0% /run/lock
tmpfs 2.0G 0 2.0G 0% /sys/fs/cgroup
/dev/sdb1 99G 5.2G 89G 6% /data
tmpfs 396M 0 396M 0% /run/user/0
... ...

我们看到root分区的磁盘占用率已经达到了92%，仅剩下不到500M空间可以使用了。我们的私有云提供的ubuntu vm模板太过死板（无法定制），每个vm挂载的root分区只能是6G，多一点都不可以。这样在安装完一些必要的软件后，根分区占用率就很高了。为此，之前我们还特意挂载了一块专用盘(/dev/sdb1)用于存储docker的相关image和容器运行数据，并将原先的docker数据迁移到新位置(/data/docker)。

附：docker运行时数据迁移方法（适用于docker 1.12.x以后版本）：
a) 创建/etc/docker/daemon.json

文件内容如下：
{
“graph”: “/data/docker”,
“storage-driver”: “aufs”
}

b) 停止docker并迁移数据
systemctl stop docker
mv /var/lib/docker /data

c) 重启docker
systemctl daemon-reload
systemctl restart docker

由于某些原因，我们的那个portal pod必须运行于该node上（通过nodeSelector选定node的方式）。在无法扩充根分区size的情况下，为了临时恢复pod运行，我们只能进一步“压榨”node了。于是我们的思路是：通过调整node的eviction threshold值来让node恢复healthy。

三、解决方案

要解决这一问题，我们需要阅读一下k8s官方的关于”Eviction Policy”的说明。大致意思就是：每个node上的kubelet都负责定期采集资源占用数据，并与预设的 threshold值进行比对，如果超过 threshold值，kubelet就会尝试杀掉一些Pod以回收相关资源，对Node进行保护。kubelet关注的资源指标threshold大约有如下几种：

- memory.available
- nodefs.available
- nodefs.inodesFree
- imagefs.available
- imagefs.inodesFree

每种threshold又分为eviction-soft和eviction-hard两组值。soft和hard的区别在于前者在到达threshold值时会给pod一段时间优雅退出，而后者则崇尚“暴力”，直接杀掉pod，没有任何优雅退出的机会。这里还要提一下nodefs和imagefs的区别：

nodefs: 指node自身的存储，存储daemon的运行日志等，一般指root分区/；
imagefs: 指docker daemon用于存储image和容器可写层(writable layer)的磁盘；

在我们的例子中，我们的imagefs是/dev/sdb1,磁盘占用率很低；而nodefs，即/分区占用率很高（92%)。

我们重启一次kubelet，查看一下这些threshold的当前值(通过journalctl -u kubelet -f查看)：

10月 16 09:54:09 ubuntu-k8s-3 systemd[1]: Started kubelet: The Kubernetes Node Agent.
10月 16 09:54:09 ubuntu-k8s-3 kubelet[12844]: I1016 09:54:09.381711 12844 feature_gate.go:144] feature gates: map[]
10月 16 09:54:09 ubuntu-k8s-3 kubelet[12844]: I1016 09:54:09.437470 12844 client.go:72] Connecting to docker on unix:///var/run/docker.sock
10月 16 09:54:09 ubuntu-k8s-3 kubelet[12844]: I1016 09:54:09.438075 12844 client.go:92] Start docker client with request timeout=2m0s
10月 16 09:54:09 ubuntu-k8s-3 kubelet[12844]: I1016 09:54:09.471485 12844 manager.go:143] cAdvisor running in container: "/system.slice/kubelet.service"
... ...
10月 16 09:54:09 ubuntu-k8s-3 kubelet[12844]: I1016 09:54:09.615818 12844 container_manager_linux.go:246] container manager verified user specified cgroup-root exists: /
10月 16 09:54:09 ubuntu-k8s-3 kubelet[12844]: I1016 09:54:09.616263 12844 container_manager_linux.go:251] Creating Container Manager object based on Node Config: {RuntimeCgroupsName: SystemCgroupsName: KubeletCgroupsName: ContainerRuntime:docker CgroupsPerQOS:true CgroupRoot:/ CgroupDriver:cgroupfs ProtectKernelDefaults:false NodeAllocatableConfig:{KubeReservedCgroupName: SystemReservedCgroupName: EnforceNodeAllocatable:map[pods:{}] KubeReserved:map[] SystemReserved:map[] HardEvictionThresholds:[{Signal:memory.available Operator:LessThan Value:{Quantity:100Mi Percentage:0} GracePeriod:0s MinReclaim:} {Signal:nodefs.available Operator:LessThan Value:{Quantity: Percentage:0.1} GracePeriod:0s MinReclaim:} {Signal:nodefs.inodesFree Operator:LessThan Value:{Quantity: Percentage:0.05} GracePeriod:0s MinReclaim:}]} ExperimentalQOSReserved:map[]}
10月 16 09:54:09 ubuntu-k8s-3 kubelet[12844]: I1016 09:54:09.617680 12844 kubelet.go:263] Adding manifest file: /etc/kubernetes/manifests
10月 16 09:54:09 ubuntu-k8s-3 kubelet[12844]: I1016 09:54:09.618196 12844 kubelet.go:273] Watching apiserver
... ...

把涉及到threshold的信息重新格式化一下：

 HardEvictionThresholds: [
 {
 Signal: memory.availableOperator: LessThanValue: {
 Quantity: 100MiPercentage: 0
 }GracePeriod: 0sMinReclaim: <nil>
 }{
 Signal: nodefs.availableOperator: LessThanValue: {
 Quantity: <nil>Percentage: 0.1
 }GracePeriod: 0sMinReclaim: <nil>
 }{
 Signal: nodefs.inodesFreeOperator: LessThanValue: {
 Quantity: <nil>Percentage: 0.05
 }GracePeriod: 0sMinReclaim: <nil>
 }
 ]

我们看到初始情况下，kubelet并没有设置Soft Eviction，只是对memory和nodefs设置了hard eviction threshold值。这里最值得我们关注的是：nodefs.available percentage: 0.1。也就是说当nodefs的可用空间低于10%时，该node上的kubelet将会执行eviction动作。而我们的根分区剩余可用空间为8%，显然满足了这个条件，于是问题就发生了。

我们要做的就是临时修改这个值，可以将其设为<5%。

四、解决步骤

我们需要为kubelet重新设定nodefs.available的threshold值。怎么做呢？

kubelet是运行于每个kubernetes node上的daemon，它在system boot时由systemd拉起:

root@ubuntu-k8s-3:~# ps -ef|grep kubelet
root 5718 5695 0 16:38 pts/3 00:00:00 grep --color=auto kubelet
root 13640 1 4 10:25 ? 00:17:25 /usr/bin/kubelet --kubeconfig=/etc/kubernetes/kubelet.conf --require-kubeconfig=true --pod-manifest-path=/etc/kubernetes/manifests --allow-privileged=true --network-plugin=cni --cni-conf-dir=/etc/cni/net.d --cni-bin-dir=/opt/cni/bin --cluster-dns=10.96.0.10 --cluster-domain=cluster.local --authorization-mode=Webhook --client-ca-file=/etc/kubernetes/pki/ca.crt --cadvisor-port=0

查看一下kubelet service的状态：

root@ubuntu-k8s-3:~# systemctl status kubelet
● kubelet.service - kubelet: The Kubernetes Node Agent
 Loaded: loaded (/lib/systemd/system/kubelet.service; enabled; vendor preset: enabled)
 Drop-In: /etc/systemd/system/kubelet.service.d
 └─10-kubeadm.conf
 Active: active (running) since 一 2017-10-16 10:25:09 CST; 6h ago
 Docs: http://kubernetes.io/docs/
 Main PID: 13640 (kubelet)
 Tasks: 18
 Memory: 62.0M
 CPU: 18min 15.235s
 CGroup: /system.slice/kubelet.service
 ├─13640 /usr/bin/kubelet --kubeconfig=/etc/kubernetes/kubelet.conf --require-kubeconfig=true --pod-manifest-path=/etc/kubernetes/manifests --allow-privileged=true --
 └─13705 journalctl -k -f

.... ...

通过status的输出，我们看到关于kubelet service有两个systemd service配置文件与之启动相关：

- /lib/systemd/system/kubelet.service
Drop-In: /etc/systemd/system/kubelet.service.d
 └─10-kubeadm.conf

/lib/systemd/system/kubelet.service比较简单：

[Unit] Description=kubelet: The Kubernetes Node Agent
Documentation=http://kubernetes.io/docs/

[Service] ExecStart=/usr/bin/kubelet
Restart=always
StartLimitInterval=0 RestartSec=10 
[Install] WantedBy=multi-user.target

/etc/systemd/system/kubelet.service.d/10-kubeadm.conf是systemd中用于override kubelet.service中部分配置的drop-in文件，kubelet的启动配置都在这里：

[Service] Environment="KUBELET_KUBECONFIG_ARGS=--kubeconfig=/etc/kubernetes/kubelet.conf --require-kubeconfig=true" Environment="KUBELET_SYSTEM_PODS_ARGS=--pod-manifest-path=/etc/kubernetes/manifests --allow-privileged=true" Environment="KUBELET_NETWORK_ARGS=--network-plugin=cni --cni-conf-dir=/etc/cni/net.d --cni-bin-dir=/opt/cni/bin" Environment="KUBELET_DNS_ARGS=--cluster-dns=10.96.0.10 --cluster-domain=cluster.local" Environment="KUBELET_AUTHZ_ARGS=--authorization-mode=Webhook --client-ca-file=/etc/kubernetes/pki/ca.crt" Environment="KUBELET_CADVISOR_ARGS=--cadvisor-port=0" ExecStart=
ExecStart=/usr/bin/kubelet $KUBELET_KUBECONFIG_ARGS $KUBELET_SYSTEM_PODS_ARGS $KUBELET_NETWORK_ARGS $KUBELET_DNS_ARGS $KUBELET_AUTHZ_ARGS $KUBELET_CADVISOR_ARGS $KUBELET_EXTRA_ARGS

systemd启动kubelet时会用10-kubeadm.conf中的ExecStart覆盖/lib/systemd/system/kubelet.service中的ExecStart，这样我们才能看到上面kubelet后面那一长溜命令行启动参数。我们要做的就是在这行启动参数后面添加上我们想设置的nodefs.available的threshold值。

出于配置风格一致的考量，我们定义一个新的Environment var，比如就叫：KUBELET_EVICTION_POLICY_ARGS：

Environment="KUBELET_EVICTION_POLICY_ARGS=--eviction-hard=nodefs.available<5%" ExecStart=
ExecStart=/usr/bin/kubelet $KUBELET_KUBECONFIG_ARGS $KUBELET_SYSTEM_PODS_ARGS $KUBELET_NETWORK_ARGS $KUBELET_DNS_ARGS $KUBELET_AUTHZ_ARGS $KUBELET_CADVISOR_ARGS $KUBELET_EXTRA_ARGS $KUBELET_EVICTION_POLICY_ARGS

重启kubelet，我们通过日志看threshold的新值是否生效：

10月 16 16:56:10 ubuntu-k8s-3 kubelet[7394]: I1016 16:56:10.840914 7394 container_manager_linux.go:251] Creating Container Manager object based on Node Config: {
  RuntimeCgroupsName: SystemCgroupsName: KubeletCgroupsName: ContainerRuntime:docker CgroupsPerQOS:true CgroupRoot:/ CgroupDriver:cgroupfs ProtectKernelDefaults:false NodeAllocatableConfig:{KubeReservedCgroupName: SystemReservedCgroupName: EnforceNodeAllocatable:map[pods:{}] KubeReserved:map[] SystemReserved:map[] HardEvictionThresholds:[{Signal:nodefs.available Operator:LessThan Value:{Quantity: Percentage:0.05} GracePeriod:0s MinReclaim:}]} ExperimentalQOSReserved:map[]}

我们看到下面这一行，表明新配置已经生效：

Signal:nodefs.available Operator:LessThan Value:{
  Quantity: Percentage:0.05}

查看pods状态，原先处于pending状态的三个pod均变成了”running”状态，问题得以解决。

本文转自开源中国-Kubernetes节点资源耗尽状态的处理

Kubernetes节点资源耗尽状态的处理

一、问题现象

二、原因分析

三、解决方案

四、解决步骤

热门文章

最新文章

相关课程

相关电子书

推荐镜像

热门

活动广场

任务中心

开发者评测

高校计划

乘风者计划

训练营

阿里云MVP

话题

直播

下载

镜像站

技术资料

插件

Kubernetes节点资源耗尽状态的处理

一、问题现象

二、原因分析

三、解决方案

四、解决步骤

热门文章

最新文章

相关课程

相关电子书

推荐镜像