Kubelet 出于对节点的浅析t驱保护，允许在节点资源不足的逐机制情况下，开启对节点上 Pod 进行驱逐的浅析t驱功能。最近对 Kubelet 的逐机制驱逐机制有所研究，发现其中有很多值得学习的浅析t驱地方，总结下来和大家分享。逐机制
Kubelet 的浅析t驱配置
Kubelet 的驱逐功能需要在配置中打开，并且配置驱逐的逐机制阈值。Kubelet 的浅析t驱配置中与驱逐相关的参数如下：
type KubeletConfiguration struct { ... // Map of signal names to quantities that defines hard eviction thresholds. For example: { "memory.available": "300Mi"}. EvictionHard map[string]string // Map of signal names to quantities that defines soft eviction thresholds. For example: { "memory.available": "300Mi"}. EvictionSoft map[string]string // Map of signal names to quantities that defines grace periods for each soft eviction signal. For example: { "memory.available": "30s"}. EvictionSoftGracePeriod map[string]string // Duration for which the kubelet has to wait before transitioning out of an eviction pressure condition. EvictionPressureTransitionPeriod metav1.Duration // Maximum allowed grace period (in seconds) to use when terminating pods in response to a soft eviction threshold being met. EvictionMaxPodGracePeriod int32 // Map of signal names to quantities that defines minimum reclaims, which describe the minimum // amount of a given resource the kubelet will reclaim when performing a pod eviction while // that resource is under pressure. For example: { "imagefs.available": "2Gi"} EvictionMinimumReclaim map[string]string ... } 其中，EvictionHard 表示硬驱逐，逐机制一旦达到阈值，浅析t驱就直接驱逐;EvictionSoft 表示软驱逐，逐机制即可以设置软驱逐周期，浅析t驱只有超过软驱逐周期后，逐机制才启动驱逐，浅析t驱周期用 EvictionSoftGracePeriod 设置;EvictionMinimumReclaim 表示设置最小可用的阈值，比如 imagefs。
可以设置的驱逐信号有：
memory.available：node.status.capacity[memory] - node.stats.memory.workingSet，节点可用内存 nodefs.available：node.stats.fs.available，Kubelet 使用的文件系统的可使用容量大小 nodefs.inodesFree：node.stats.fs.inodesFree，亿华云计算Kubelet 使用的文件系统的可使用 inodes 数量 imagefs.available：node.stats.runtime.imagefs.available，容器运行时用来存放镜像及容器可写层的文件系统的可使用容量 imagefs.inodesFree：node.stats.runtime.imagefs.inodesFree，容器运行时用来存放镜像及容器可写层的文件系统的可使用 inodes 容量 allocatableMemory.available：留给分配 Pod 用的可用内存 pid.available：node.stats.rlimit.maxpid - node.stats.rlimit.curproc，留给分配 Pod 用的可用 PID Eviction Manager 工作原理
Eviction Manager的主要工作在 synchronize 函数里。有两个地方触发 synchronize 任务，一个是 monitor 任务，每 10s 触发一次;另一个是根据用户配置的驱逐信号，启动的 notifier 任务，用来监听内核事件。
notifier
notifier 由 eviction manager 中的 thresholdNotifier 启动，用户配置的每一个驱逐信号，都对应一个 thresholdNotifier，而 thresholdNotifier 和 notifier 通过 channel 通信，当 notifier 向 channel 中发送消息时，对应的 thresholdNotifier 便触发一次 synchronize 逻辑。
notifier 采用的是亿华云内核的 cgroups Memory thresholds，cgroups 允许用户态进程通过 eventfd 来设置当 memory.usage_in_bytes 达到某阈值时，内核给应用发送通知。具体做法是向 cgroup.event_control 写入 " "。
notifier 的初始化代码如下(为了方便阅读，删除了部分不相干代码)，主要是找到 memory.usage_in_bytes 的文件描述符 watchfd，cgroup.event_control 的文件描述符 controlfd，完成 cgroup memory thrsholds 的注册。
func NewCgroupNotifier(path, attribute string, threshold int64) (CgroupNotifier, error) { var watchfd, eventfd, epfd, controlfd int watchfd, err = unix.Open(fmt.Sprintf("%s/%s", path, attribute), unix.O_RDONLY|unix.O_CLOEXEC, 0) defer unix.Close(watchfd) controlfd, err = unix.Open(fmt.Sprintf("%s/cgroup.event_control", path), unix.O_WRONLY|unix.O_CLOEXEC, 0) defer unix.Close(controlfd) eventfd, err = unix.Eventfd(0, unix.EFD_CLOEXEC) defer func() { // Close eventfd if we get an error later in initialization if err != nil { unix.Close(eventfd) } }() epfd, err = unix.EpollCreate1(unix.EPOLL_CLOEXEC) defer func() { // Close epfd if we get an error later in initialization if err != nil { unix.Close(epfd) } }() config := fmt.Sprintf("%d %d %d", eventfd, watchfd, threshold) _, err = unix.Write(controlfd, []byte(config)) return &linuxCgroupNotifier{ eventfd: eventfd, epfd: epfd, stop: make(chan struct{ }), }, nil } notifier 在启动时还会通过 epoll 来监听上述的 eventfd，当监听到内核发送的事件时，说明使用的内存已超过阈值，便向 channel 中发送信号。
func (n *linuxCgroupNotifier) Start(eventCh chan<- struct{ }) { err := unix.EpollCtl(n.epfd, unix.EPOLL_CTL_ADD, n.eventfd, &unix.EpollEvent{ Fd: int32(n.eventfd), Events: unix.EPOLLIN, }) for { select { case <-n.stop: return default: } event, err := wait(n.epfd, n.eventfd, notifierRefreshInterval) if err != nil { klog.InfoS("Eviction manager: error while waiting for memcg events", "err", err) return } else if !event { // Timeout on wait. This is expected if the threshold was not crossed continue } // Consume the event from the eventfd buf := make([]byte, eventSize) _, err = unix.Read(n.eventfd, buf) if err != nil { klog.InfoS("Eviction manager: error reading memcg events", "err", err) return } eventCh <- struct{ }{ } } } synchronize 逻辑每次执行都会判断 10s 内 notifier 是否有更新，并重新启动 notifier。cgroup memory threshold 的计算方式为内存总量减去用户设置的驱逐阈值。
synchronize
Eviction Manager 的主逻辑 synchronize 细节比较多，这里就不贴源码了，梳理下来主要是服务器租用以下几个事项：
针对每个信号构建排序函数; 更新 threshold 并重新启动 notifier; 获取当前节点的资源使用情况(cgroup 的信息)和所有活跃的 pod; 针对每个信号，分别确定当前节点的资源使用情况是否达到驱逐的阈值，如果都没有，则退出当前循环; 将所有的信号进行优先级排序，优先级为：跟内存有关的信号先进行驱逐; 向 apiserver 发送 驱逐事件; 将所有活跃的 pod 进行优先级排序; 按照排序后的顺序对 pod 进行驱逐。 计算驱逐顺序
对 pod 的驱逐顺序主要取决于三个因素：
pod 的资源使用情况是否超过其 requests; pod 的 priority 值; pod 的内存使用情况; 三个因素的判断顺序也是根据注册进 orderedBy 的顺序。这里 orderedBy 函数的多级排序也是 Kubernetes 里一个值得学习(抄作业)的一个实现，感兴趣的读者可以自行查阅源码。
// rankMemoryPressure orders the input pods for eviction in response to memory pressure. // It ranks by whether or not the pods usage exceeds its requests, then by priority, and // finally by memory usage above requests. func rankMemoryPressure(pods []*v1.Pod, stats statsFunc) { orderedBy(exceedMemoryRequests(stats), priority, memory(stats)).Sort(pods) } 驱逐 Pod
接下来就是驱逐 Pod 的实现。Eviction Manager 驱逐 Pod 就是干净利落的 kill，里面具体的实现这里不展开分析，值得注意的是在驱逐之前有一个判断，如果 IsCriticalPod 返回为 true 则不驱逐。
func (m *managerImpl) evictPod(pod *v1.Pod, gracePeriodOverride int64, evictMsg string, annotations map[string]string) bool { // If the pod is marked as critical and static, and support for critical pod annotations is enabled, // do not evict such pods. Static pods are not re-admitted after evictions. // https://github.com/kubernetes/kubernetes/issues/40573 has more details. if kubelettypes.IsCriticalPod(pod) { klog.ErrorS(nil, "Eviction manager: cannot evict a critical pod", "pod", klog.KObj(pod)) return false } // record that we are evicting the pod m.recorder.AnnotatedEventf(pod, annotations, v1.EventTypeWarning, Reason, evictMsg) // this is a blocking call and should only return when the pod and its containers are killed. klog.V(3).InfoS("Evicting pod", "pod", klog.KObj(pod), "podUID", pod.UID, "message", evictMsg) err := m.killPodFunc(pod, true, &gracePeriodOverride, func(status *v1.PodStatus) { status.Phase = v1.PodFailed status.Reason = Reason status.Message = evictMsg }) if err != nil { klog.ErrorS(err, "Eviction manager: pod failed to evict", "pod", klog.KObj(pod)) } else { klog.InfoS("Eviction manager: pod is evicted successfully", "pod", klog.KObj(pod)) } return true } 再看看 IsCriticalPod 的代码：
func IsCriticalPod(pod *v1.Pod) bool { if IsStaticPod(pod) { return true } if IsMirrorPod(pod) { return true } if pod.Spec.Priority != nil && IsCriticalPodBasedOnPriority(*pod.Spec.Priority) { return true } return false } // IsMirrorPod returns true if the passed Pod is a Mirror Pod. func IsMirrorPod(pod *v1.Pod) bool { _, ok := pod.Annotations[ConfigMirrorAnnotationKey] return ok } // IsStaticPod returns true if the pod is a static pod. func IsStaticPod(pod *v1.Pod) bool { source, err := GetPodSource(pod) return err == nil && source != ApiserverSource } func IsCriticalPodBasedOnPriority(priority int32) bool { return priority >= scheduling.SystemCriticalPriority } 从代码看，如果 Pod 是 Static、Mirror、Critical Pod 都不驱逐。其中 Static 和 Mirror 都是从 Pod 的 annotation 中判断;而 Critical 则是通过 Pod 的 Priority 值判断的，如果 Priority 为 system-cluster-critical/system-node-critical 都属于 Critical Pod。
不过这里值得注意的是，官方文档里提及 Critical Pod 是说，如果非 Static Pod 被标记为 Critical，并不完全保证不会被驱逐：https://kubernetes.io/docs/tasks/administer-cluster/guaranteed-scheduling-critical-addon-pods 。因此，很有可能是社区并没有想清楚这种情况是否要驱逐，并不排除后面会改变这段逻辑，不过也有可能是文档没有及时更新??。
总结
本文主要分析了 Kubelet 的 Eviction Manager，包括其对 Linux CGroup 事件的监听、判断 Pod 驱逐的优先级等。了解了这些之后，我们就可以根据自身应用的重要性来设置优先级，甚至设置成 Critical Pod。