9.4. マウント namespace のカプセル化による CPU 使用率の最適化


マウント namespace のカプセル化を使用して kubelet および CRI-O プロセスにプライベート namespace を提供することで、OpenShift Container Platform クラスターでの CPU 使用率を最適化できます。これにより、機能に違いはなく、systemd が使用するクラスター CPU リソースが削減されます。

重要

マウント namespace のカプセル化は、テクノロジープレビュー機能のみです。テクノロジープレビュー機能は、Red Hat 製品のサービスレベルアグリーメント (SLA) の対象外であり、機能的に完全ではないことがあります。Red Hat は、実稼働環境でこれらを使用することを推奨していません。テクノロジープレビューの機能は、最新の製品機能をいち早く提供して、開発段階で機能のテストを行いフィードバックを提供していただくことを目的としています。

Red Hat のテクノロジープレビュー機能のサポート範囲に関する詳細は、テクノロジープレビュー機能のサポート範囲 を参照してください。

9.4.1. マウント namespace のカプセル化

マウント namespace は、異なる namespace のプロセスが互いのファイルを表示できないように、マウントポイントを分離するために使用されます。カプセル化は、Kubernetes マウント namespace を、ホストオペレーティングシステムによって常にスキャンされない別の場所に移動するプロセスです。

ホストオペレーティングシステムは systemd を使用して、すべてのマウント namespace (標準の Linux マウントと、Kubernetes が操作に使用する多数のマウントの両方) を常にスキャンします。kubelet と CRI-O の現在の実装はどちらも、すべてのコンテナーランタイムと kubelet マウントポイントに最上位の namespace を使用します。ただし、これらのコンテナー固有のマウントポイントをプライベート namespace にカプセル化すると、systemd のオーバーヘッドが削減され、機能に違いはありません。CRI-O と kubelet の両方に個別のマウント namespace を使用すると、systemd または他のホスト OS の相互作用からコンテナー固有のマウントをカプセル化できます。

CPU の大幅な最適化を潜在的に達成するこの機能は、すべての OpenShift Container Platform 管理者が利用できるようになりました。カプセル化は、Kubernetes 固有のマウントポイントを特権のないユーザーによる検査から安全な場所に保存することで、セキュリティーを向上させることもできます。

次の図は、カプセル化の前後の Kubernetes インストールを示しています。どちらのシナリオも、双方向、ホストからコンテナー、およびなしのマウント伝搬設定を持つコンテナーの例を示しています。

カプセル化前

ここでは、systemd、ホストオペレーティングシステムプロセス、kubelet、およびコンテナーランタイムが単一のマウント namespace を共有していることがわかります。

  • systemd、ホストオペレーティングシステムプロセス、kubelet、およびコンテナーランタイムはそれぞれ、すべてのマウントポイントにアクセスして可視化できます。
  • コンテナー 1 は、双方向のマウント伝達で設定され、systemd およびホストマウント、kubelet および CRI-O マウントにアクセスできます。/run/a などのコンテナー 1 で開始されたマウントは、systemd、ホスト OS プロセス、kubelet、コンテナーランタイム、およびホストからコンテナーへのまたは双方向のマウント伝達が設定されている他のコンテナー (コンテナー 2 のように) に表示されます。
  • ホストからコンテナーへのマウント伝達で設定されたコンテナー 2 は、systemd およびホストマウント、kubelet および CRI-O マウントにアクセスできます。/run/b などのコンテナー 2 で発生したマウントは、他のコンテキストからは見えません。
  • マウント伝達なしで設定されたコンテナー 3 には、外部マウントポイントが表示されません。/run/c などのコンテナー 3 で開始されたマウントは、他のコンテキストからは見えません。

次の図は、カプセル化後のシステム状態を示しています。

カプセル化後
  • メインの systemd プロセスは、Kubernetes 固有のマウントポイントの不要なスキャンに専念しなくなりました。systemd 固有のホストマウントポイントのみを監視します。
  • ホストオペレーティングシステムプロセスは、systemd およびホストマウントポイントにのみアクセスできます。
  • CRI-O と kubelet の両方に個別のマウント namespace を使用すると、すべてのコンテナー固有のマウントが systemd または他のホスト OS の対話から完全に分離されます。
  • コンテナー 1 の動作は変更されていませんが、/run/a などのコンテナーが作成するマウントが systemd またはホスト OS プロセスから認識されなくなります。kubelet、CRI-O、およびホストからコンテナーまたは双方向のマウント伝達が設定されている他のコンテナー (コンテナー 2 など) からは引き続き表示されます。
  • コンテナー 2 とコンテナー 3 の動作は変更されていません。

9.4.2. マウント namespace のカプセル化の設定

クラスターがより少ないリソースオーバーヘッドで実行されるように、マウント namespace のカプセル化を設定できます。

注記

マウント namespace のカプセル化はテクノロジープレビュー機能であり、デフォルトでは無効になっています。これを使用するには、機能を手動で有効にする必要があります。

前提条件

  • OpenShift CLI (oc) がインストールされている。
  • cluster-admin 権限を持つユーザーとしてログインしている。

手順

  1. 次の YAML を使用して、mount_namespace_config.yaml という名前のファイルを作成します。

    apiVersion: machineconfiguration.openshift.io/v1
    kind: MachineConfig
    metadata:
      labels:
        machineconfiguration.openshift.io/role: master
      name: 99-kubens-master
    spec:
      config:
        ignition:
          version: 3.2.0
        systemd:
          units:
          - enabled: true
            name: kubens.service
    ---
    apiVersion: machineconfiguration.openshift.io/v1
    kind: MachineConfig
    metadata:
      labels:
        machineconfiguration.openshift.io/role: worker
      name: 99-kubens-worker
    spec:
      config:
        ignition:
          version: 3.2.0
        systemd:
          units:
          - enabled: true
            name: kubens.service
  2. 次のコマンドを実行して、マウント namespace MachineConfig CR を適用します。

    $ oc apply -f mount_namespace_config.yaml

    出力例

    machineconfig.machineconfiguration.openshift.io/99-kubens-master created
    machineconfig.machineconfiguration.openshift.io/99-kubens-worker created

  3. MachineConfig CR がクラスターに適用されるまで、最大 30 分かかる場合があります。次のコマンドを実行して、MachineConfig CR のステータスをチェックできます。

    $ oc get mcp

    出力例

    NAME     CONFIG                                             UPDATED   UPDATING   DEGRADED   MACHINECOUNT   READYMACHINECOUNT   UPDATEDMACHINECOUNT   DEGRADEDMACHINECOUNT   AGE
    master   rendered-master-03d4bc4befb0f4ed3566a2c8f7636751   False     True       False      3              0                   0                     0                      45m
    worker   rendered-worker-10577f6ab0117ed1825f8af2ac687ddf   False     True       False      3              1                   1

  4. 次のコマンドを実行した後、MachineConfig CR がすべてのコントロールプレーンとワーカーノードに正常に適用されるまで待ちます。

    $ oc wait --for=condition=Updated mcp --all --timeout=30m

    出力例

    machineconfigpool.machineconfiguration.openshift.io/master condition met
    machineconfigpool.machineconfiguration.openshift.io/worker condition met

検証

クラスターホストのカプセル化を確認するには、次のコマンドを実行します。

  1. クラスターホストへのデバッグシェルを開きます。

    $ oc debug node/<node_name>
  2. chroot セッションを開きます。

    sh-4.4# chroot /host
  3. systemd マウント namespace を確認します。

    sh-4.4# readlink /proc/1/ns/mnt

    出力例

    mnt:[4026531953]

  4. kubelet マウント namespace をチェックします。

    sh-4.4# readlink /proc/$(pgrep kubelet)/ns/mnt

    出力例

    mnt:[4026531840]

  5. CRI-O マウント namespace を確認します。

    sh-4.4# readlink /proc/$(pgrep crio)/ns/mnt

    出力例

    mnt:[4026531840]

これらのコマンドは、systemd、kubelet、およびコンテナーランタイムに関連付けられたマウント namespace を返します。OpenShift Container Platform では、コンテナーランタイムは CRI-O です。

上記の例のように、systemd が kubelet および CRI-O とは異なるマウント namespace にある場合、カプセル化が有効になります。3 つのプロセスすべてが同じマウント namespace にある場合、カプセル化は有効ではありません。

9.4.3. カプセル化された namespace の検査

Red Hat Enterprise Linux CoreOS (RHCOS) で利用可能な kubensenter スクリプトを使用して、デバッグまたは監査の目的でクラスターホストオペレーティングシステムの Kubernetes 固有のマウントポイントを検査できます。

クラスターホストへの SSH シェルセッションは、デフォルトの namespace にあります。SSH シェルプロンプトで Kubernetes 固有のマウントポイントを検査するには、ルートとして kubensenter スクリプトを実行する必要があります。kubensenter スクリプトは、マウントカプセル化の状態を認識しており、カプセル化が有効になっていない場合でも安全に実行できます。

注記

oc debug リモートシェルセッションは、デフォルトで Kubernetes namespace 内で開始されます。oc debug を使用する場合、マウントポイントを検査するために kubensenter を実行する必要はありません。

カプセル化機能が有効になっていない場合、kubensenter findmnt コマンドと findmnt コマンドは、oc debug セッションで実行されているか SSH シェルプロンプトで実行されているかに関係なく、同じ出力を返します。

前提条件

  • OpenShift CLI (oc) がインストールされている。
  • cluster-admin 権限を持つユーザーとしてログインしている。
  • クラスターホストへの SSH アクセスを設定しました。

手順

  1. クラスターホストへのリモート SSH シェルを開きます。以下に例を示します。

    $ ssh core@<node_name>
  2. root ユーザーとして、提供された kubensenter スクリプトを使用してコマンドを実行します。Kubernetes namespace 内で単一のコマンドを実行するには、コマンドと任意の引数を kubensenter スクリプトに提供します。たとえば、Kubernetes namespace 内で findmnt コマンドを実行するには、次のコマンドを実行します。

    [core@control-plane-1 ~]$ sudo kubensenter findmnt

    出力例

    kubensenter: Autodetect: kubens.service namespace found at /run/kubens/mnt
    TARGET                                SOURCE                 FSTYPE     OPTIONS
    /                                     /dev/sda4[/ostree/deploy/rhcos/deploy/32074f0e8e5ec453e56f5a8a7bc9347eaa4172349ceab9c22b709d9d71a3f4b0.0]
    |                                                            xfs        rw,relatime,seclabel,attr2,inode64,logbufs=8,logbsize=32k,prjquota
                                          shm                    tmpfs
    ...

  3. Kubernetes namespace 内で新しいインタラクティブシェルを開始するには、引数を指定せずに kubensenter スクリプトを実行します。

    [core@control-plane-1 ~]$ sudo kubensenter

    出力例

    kubensenter: Autodetect: kubens.service namespace found at /run/kubens/mnt

9.4.4. カプセル化された namespace で追加サービスを実行する

ホスト OS で実行する機能に依存し、kubelet、CRI-O、またはコンテナー自体によって作成されたマウントポイントを表示できる監視ツールは、これらのマウントポイントを表示するためにコンテナーマウント namespace に入る必要があります。OpenShift Container Platform に付属する kubensenter スクリプトは、Kubernetes マウントポイント内で別のコマンドを実行し、既存のツールを適応させるために使用できます。

kubensenter スクリプトは、マウントカプセル化機能の状態を認識しており、カプセル化が有効になっていない場合でも安全に実行できます。その場合、スクリプトはデフォルトのマウント namespace で提供されたコマンドを実行します。

たとえば、systemd サービスを新しい Kubernetes マウント namespace 内で実行する必要がある場合は、サービスファイルを編集し、kubensenterExecStart= コマンドラインを使用します。

[Unit]
Description=Example service
[Service]
ExecStart=/usr/bin/kubensenter /path/to/original/command arg1 arg2

9.4.5. 関連情報

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