【Kubernetes】K8s 中的 Pod 驱逐

本文主要是介绍【Kubernetes】K8s 中的 Pod 驱逐，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

Kubernetes Pod 被驱逐是什么意思？它们被终止，通常是因为没有足够的资源。但为什么会发生这种情况呢？

驱逐 是指分配给节点的 Pod 被要求终止的过程。Kubernetes 中最常见的情况之一是 抢占（Preemption），即为了在资源有限的节点上调度新 Pod，需要终止另一个 Pod，将资源留给第一个 Pod。

此外，Kubernetes 还会不断检查资源，并在需要时驱逐 Pod，这一过程被称为 节点压力驱逐（Node-pressure eviction）。

每天，数以千计的 Pod 被驱逐出它们的家园。它们困顿而迷茫，不得不放弃以前的生活方式。他们中的一些人甚至变成了无节点人。当前社会对 CPU 和内存提出了更高的要求，这也是问题的一部分。

在本文中，您将发现：

• Pod 被驱逐的原因：抢占和节点压力
• 抢占式驱逐
• Pod 调度
• Pod 优先级
• 优先级示例
• 节点压力驱逐
• 服务质量等级
• 其他类型的驱逐
• API 发起的驱逐
• 基于污点的驱逐
• Node 级别排空（drain）
• Prometheus 中的 Pod 驱逐监控

1.Pod 被驱逐的原因：抢占和节点压力

在 Kubernetes 中发生 Pod 驱逐的原因有多种。最重要的是：

• 抢占（Preemption）
• 节点压力驱逐（Node-pressure eviction）

2.抢占式驱逐

抢占是这样一个过程：如果一个新的 Pod 需要被调度，但是没有任何合适的节点拥有足够的资源，那么 kube-scheduler 将通过驱逐终止一些优先级较低的 Pod 来检查新的 Pod 是否可以成为那个节点的一部分。

我们先了解一下 Kubernetes 调度是如何工作的。

2.1 Pod 调度

Kubernetes 调度是将 Pod 分配到节点的过程。默认情况下，有一个名为 kube-scheduler 的 Kubernetes 实体负责调度，它将在控制平面中运行。Pod 在找到匹配的节点之前将处于待处理状态。将 Pod 分配到节点的过程如下：

• 过滤
• 计分

2.1.1 过滤

在筛选步骤中，kube-scheduler 将选择当前 Pod 可能放置的所有节点。这里会考虑到污点和容忍度等特征。完成后，它将列出适合该 Pod 的节点列表。

2.1.2 计分

在评分步骤中，kube-scheduler 将获取上一步的结果列表并为每个节点分配一个分数。这样，候选节点从最适合到最不适合排序。如果两个节点的分数相同，kube-scheduler 会随机对它们进行排序。

但是，如果没有适合 Pod 运行的节点怎么办？在这种情况下，Kubernetes 将启动抢占过程，尝试驱逐优先级较低的 Pod，以便分配新的 Pod。

2.2 Pod 优先级

在抢占过程中如何防止特定 Pod 被驱逐？很有可能，一个特定的 Pod 对你来说很重要，永远不应该被终止。这就是 Kubernetes 具有 Priority Classes 的原因。

优先级类是一个 Kubernetes 对象，它允许我们将数字优先级值映射到特定的 Pod。那些具有更高价值的 Pod 被归类为更重要并且不太可能被驱逐。

您可以使用以下方式查询当前的优先级：

$ kubectl get priorityclasses
$ kubectl get pcNAME                      VALUE        GLOBAL-DEFAULT   AGE
system-cluster-critical   2000000000   false            2d
system-node-critical      2000001000   false            2d

2.3 优先级示例

让我们使用 Lovenstein 先生的 Berry Club 漫画做一个实际的例子。

假设，有三个 Pod 分别代表 蓝莓、树莓 和 草莓：

NAME         READY   STATUS             RESTARTS   AGE
blueberry    1/1     Running            0          4h41m
raspberry    1/1     Running            0          58m
strawberry   1/1     Running            0          5h22m

并且有两个优先等级：trueberry 和 falseberry。第一个将具有更高的值，表示更高的优先级。

apiVersion: scheduling.k8s.io/v1
kind: PriorityClass
metadata:name: trueberry
value: 1000000
globalDefault: false
description: "This fruit is a true berry"apiVersion: scheduling.k8s.io/v1
kind: PriorityClass
metadata:name: falseberry
value: 5000
globalDefault: false
description: "This fruit is a false berry"

• 蓝莓将具有 trueberry 优先级（值 = 1000000）
• 树莓和草莓都将具有 falseberry 优先级（值 = 5000）

这意味着在抢占的情况下，树莓和草莓更有可能被驱逐，为更高优先级的 Pod 腾出空间。

然后通过将此添加到 Pod 定义来将优先级类分配给 Pod：

priorityClassName: trueberry

现在让我们尝试再添加三种水果，但要稍加改动。所有新水果都将包含更高的优先级，称为 trueberry。

由于三个新水果有节点无法满足的内存或 CPU 要求，kubelet 驱逐所有优先级低于新水果的 Pod。Blueberry 保持运行，因为它具有更高的优先级。

NAME         READY   STATUS             RESTARTS   AGE
banana       0/1     ContainerCreating  0          2s
blueberry    1/1     Running            0          4h42m
raspberry    0/1     Terminating        0          59m
strawberry   0/1     Terminating        0          5h23m
tomato       0/1     ContainerCreating  0          2s
watermelon   0/1     ContainerCreating  0          2s

这是最终结果：

NAME         READY   STATUS             RESTARTS   AGE
banana       1/1     Running            0          3s
blueberry    1/1     Running            0          4h43m
tomato       1/1     Running            0          3s
watermelon   1/1     Running            0          3s

3.节点压力驱逐

除了抢占，Kubernetes 还会不断检查节点资源，如磁盘压力、CPU 或内存不足 (OOM)。

如果节点中的资源（如 CPU 或内存）消耗达到某个阈值，kubelet 将开始驱逐 Pod 以释放资源。将考虑 服务质量 (QoS) 来确定驱逐顺序。

3.1 服务质量等级

在 Kubernetes 中，Pod 被赋予三个 QoS 类别中的一个，这三个类别定义了 Pod 在资源不足的情况下被驱逐的可能性，从可能性较低到可能性较高不等：

• Guaranteed（保证）
• Burstable（稳定）
• BestEffort（尽力）

这些 QoS 等级是如何分配给 Pod 的？这是基于对 CPU和内存的限制和请求。提醒一句：

• Limits：容器可以使用的最大资源量。
• Requests：容器运行所需的最小资源量。

3.1.1 Guaranteed

如果满足以下条件，Pod 将分配有保证的 QoS 等级：

• Pod 中的所有容器都为 CPU 和内存设置了限制和请求。
• Pod 中的所有容器都具有相同的 CPU Limit 和 CPU Request 值。
• Pod 中所有容器都具有相同的 memory Limit 和 memory Request 值

Guaranteed Pod 在正常情况下不会被驱逐。

3.1.2 Burstable

如果满足以下条件，Pod 将分配有可突发的 QoS 等级：

• 它没有 Guaranteed QoS 等级。
• 已为 Pod 中的容器设置了 Limits 或 Requests 。

Burstable Pod 可以被驱逐，但比下一个类别更不可能。

3.1.3 BestEffort

如果出现以下情况，Pod 将分配有 BestEffort 的 QoS 等级：

• Pod 中的任何容器都没有设置限制和请求。

在发生节点压力过程的情况下，BestEffort Pod 被驱逐的可能性最大。

重要提示：Limits 和 Requests 中可能还有其他资源，如 ephemeral-storage，但它们不用于 QoS Class 计算。

如前所述，QoS 类将被考虑用于节点压力驱逐。这是内部发生的过程。kubelet 按照以下顺序对要驱逐的 Pod 进行排序：

• 1️⃣ BestEffort 或 Burstable 使用量超过 requests 的 Pod
• 2️⃣ Burstable 使用量低于 requests 的 Pod 或者 Guaranteed Pod

Kubernetes 将优先从第 1 组中驱逐 Pod，然后才会尝试在第 2 组驱逐。

上面的一些要点：

• 如果您在容器中添加非常低的请求，它们的 Pod 可能会被分配到组 1，这意味着它更有可能被驱逐。
• 你无法判断哪个特定的 Pod 将被驱逐，只是 Kubernetes 会尝试在第 2 组之前驱逐第 1 组中的 Pod。
• Guaranteed Pod 通常不会被驱逐：kubelet 不会为了安排其他 Pod 而驱逐它们。但是如果某些系统服务需要更多资源，kubelet 将在必要时终止Guaranteed Pod。

4.其他类型的驱逐

本文重点介绍抢占和节点压力驱逐，但 Pod 也可以通过其他方式驱逐。例子包括：

4.1 API 发起的驱逐（API-initiated eviction）

可以使用 Kubernetes Eviction API 请求按需驱逐一个节点中的 Pod。

https://kubernetes.io/docs/reference/generated/kubernetes-api/v1.25/#create-eviction-pod-v1-core
请记住，Eviction API 不同于 Delete Pod，前者是 CREATE 动作，请求会创建 pods/eviction 子资源，后者是 DELETE 动作请求。

4.2 基于污点的驱逐（Taint-based eviction）

利用 Kubernetes Taints and Tolerations，你可以指导如何将 Pod 分配到节点。但是，如果在现有节点上应用 NoExecute taint，所有不能容忍 NoExecute taint 的 Pod 都会被立即驱逐。

Taints 是节点上的特殊标签，它们可以阻止 Pods 被调度到该节点。Tolerations 是 Pods 上的特殊标签，它们允许 Pods 容忍并调度到具有相应 Taints 的节点上。

4.3 节点耗尽（Node drain）

有时节点变得不可用或者不想再在这些节点上工作时。kubectl cordon 命令会阻止在其上安排新的 Pod，运行 kubectl drain nodename 也可以一次完全清空所有当前节点上 Pod。节点中的所有 Pod 都将被驱逐，遵守其正常终止限期。

5.Prometheus 中的 Pod 驱逐监控

可以使用 Prometheus 通过执行以下操作轻松监控 Pod 驱逐：

kube_pod_status_reason{reason="Evicted"} > 0

这将显示集群中所有被驱逐的 Pod。您还可以将其与 kube_pod_status_phase{phase="Failed"} 搭配使用，以便对 Pod 出现故障后被驱逐的 Pod 发出警报。

6.结论

在 抢占（preemption）期间，Kubernetes 将尝试通过驱逐优先级较低的 Pod 释放资源，来安排新的 Pod 。使用优先级类别（Priority Classes），可以控制哪些 Pod 在抢占时更有可能继续运行，因为它们被驱逐的可能性较小。

在 执行 期间，Kubernetes 将检查节点压力并在需要时驱逐 Pod。使用 QoS Classes，可以控制在节点压力的情况下哪些 Pod 更有可能被驱逐。

内存和 CPU 是节点中的重要资源，您需要配置 Pod、容器和节点以使用适量的内存和 CPU。如果您合理地管理这些资源，不仅可以降低成本，还可以确保重要流程无论如何都能继续运行。

这篇关于【Kubernetes】K8s 中的 Pod 驱逐的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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