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5.4. ノードホストについての推奨プラクティス

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OpenShift Container Platform ノードの設定ファイルには、重要なオプションが含まれています。たとえば、podsPerCore および maxPods の 2 つのパラメーターはノードにスケジュールできる Pod の最大数を制御します。

両方のオプションが使用されている場合、2 つの値の低い方の値により、ノード上の Pod 数が制限されます。これらの値を超えると、以下の状態が生じる可能性があります。

  • CPU 使用率の増大。
  • Pod のスケジューリングの速度が遅くなる。
  • (ノードのメモリー量によって) メモリー不足のシナリオが生じる可能性。
  • IP アドレスのプールを消費する。
  • リソースのオーバーコミット、およびこれによるアプリケーションのパフォーマンスの低下。
重要

Kubernetes では、単一コンテナーを保持する Pod は実際には 2 つのコンテナーを使用します。2 つ目のコンテナーは実際のコンテナーの起動前にネットワークを設定するために使用されます。そのため、10 の Pod を使用するシステムでは、実際には 20 のコンテナーが実行されていることになります。

注記

クラウドプロバイダーからのディスク IOPS スロットリングは CRI-O および kubelet に影響を与える可能性があります。ノード上に多数の I/O 集約型 Pod が実行されている場合、それらはオーバーロードする可能性があります。ノード上のディスク I/O を監視し、ワークロード用に十分なスループットを持つボリュームを使用することが推奨されます。

podsPerCore は、ノードのプロセッサーコア数に基づいてノードが実行できる Pod 数を設定します。たとえば、4 プロセッサーコアを搭載したノードで podsPerCore10 に設定される場合、このノードで許可される Pod の最大数は 40 になります。

kubeletConfig:
  podsPerCore: 10

podsPerCore0 に設定すると、この制限が無効になります。デフォルトは 0 です。podsPerCoremaxPods を超えることができません。

maxPods は、ノードのプロパティーにかかわらず、ノードが実行できる Pod 数を固定値に設定します。

 kubeletConfig:
    maxPods: 250

5.4.1. kubelet パラメーターを編集するための KubeletConfig CRD の作成

kubelet 設定は、現時点で Ignition 設定としてシリアル化されているため、直接編集することができます。ただし、新規の kubelet-config-controller も Machine Config Controller (MCC) に追加されます。これにより、KubeletConfig カスタムリソース (CR) を使用して kubelet パラメーターを編集できます。

注記

kubeletConfig オブジェクトのフィールドはアップストリーム Kubernetes から kubelet に直接渡されるため、kubelet はそれらの値を直接検証します。kubeletConfig オブジェクトに無効な値により、クラスターノードが利用できなくなります。有効な値は、Kubernetes ドキュメント を参照してください。

以下のガイダンスを参照してください。

  • マシン設定プールごとに、そのプールに加える設定変更をすべて含めて、KubeletConfig CR を 1 つ作成します。同じコンテンツをすべてのプールに適用している場合には、すべてのプールに KubeletConfig CR を 1 つだけ設定する必要があります。
  • 既存の KubeletConfig CR を編集して既存の設定を編集するか、変更ごとに新規 CR を作成する代わりに新規の設定を追加する必要があります。CR を作成するのは、別のマシン設定プールを変更する場合、または一時的な変更を目的とした変更の場合のみにして、変更を元に戻すことができるようにすることをお勧めします。
  • 必要に応じて、クラスターごとに 10 を制限し、複数の KubeletConfig CR を作成します。最初の KubeletConfig CR について、Machine Config Operator (MCO) は kubelet で追加されたマシン設定を作成します。それぞれの後続の CR で、コントローラーは数字の接尾辞が付いた別の kubelet マシン設定を作成します。たとえば、kubelet マシン設定があり、その接尾辞が -2 の場合に、次の kubelet マシン設定には -3 が付けられます。

マシン設定を削除する場合は、制限を超えないようにそれらを逆の順序で削除する必要があります。たとえば、kubelet-3 マシン設定を、kubelet-2 マシン設定を削除する前に削除する必要があります。

注記

接尾辞が kubelet-9 のマシン設定があり、別の KubeletConfig CR を作成する場合には、kubelet マシン設定が 10 未満の場合でも新規マシン設定は作成されません。

KubeletConfig CR の例

$ oc get kubeletconfig

NAME                AGE
set-max-pods        15m

KubeletConfig マシン設定を示す例

$ oc get mc | grep kubelet

...
99-worker-generated-kubelet-1                  b5c5119de007945b6fe6fb215db3b8e2ceb12511   3.2.0             26m
...

以下の手順は、ワーカーノードでノードあたりの Pod の最大数を設定する方法を示しています。

前提条件

  1. 設定するノードタイプの静的な MachineConfigPool CR に関連付けられたラベルを取得します。以下のいずれかの手順を実行します。

    1. マシン設定プールを表示します。

      $ oc describe machineconfigpool <name>

      以下に例を示します。

      $ oc describe machineconfigpool worker

      出力例

      apiVersion: machineconfiguration.openshift.io/v1
      kind: MachineConfigPool
      metadata:
        creationTimestamp: 2019-02-08T14:52:39Z
        generation: 1
        labels:
          custom-kubelet: set-max-pods 1

      1
      ラベルが追加されると、labels の下に表示されます。
    2. ラベルが存在しない場合は、キー/値のペアを追加します。

      $ oc label machineconfigpool worker custom-kubelet=set-max-pods

手順

  1. これは、選択可能なマシン設定オブジェクトを表示します。

    $ oc get machineconfig

    デフォルトで、2 つの kubelet 関連の設定である 01-master-kubelet および 01-worker-kubelet を選択できます。

  2. ノードあたりの最大 Pod の現在の値を確認します。

    $ oc describe node <node_name>

    以下に例を示します。

    $ oc describe node ci-ln-5grqprb-f76d1-ncnqq-worker-a-mdv94

    Allocatable スタンザで value: pods: <value> を検索します。

    出力例

    Allocatable:
     attachable-volumes-aws-ebs:  25
     cpu:                         3500m
     hugepages-1Gi:               0
     hugepages-2Mi:               0
     memory:                      15341844Ki
     pods:                        250

  3. ワーカーノードでノードあたりの最大の Pod を設定するには、kubelet 設定を含むカスタムリソースファイルを作成します。

    apiVersion: machineconfiguration.openshift.io/v1
    kind: KubeletConfig
    metadata:
      name: set-max-pods
    spec:
      machineConfigPoolSelector:
        matchLabels:
          custom-kubelet: set-max-pods 1
      kubeletConfig:
        maxPods: 500 2
    1
    Machine Config Pool からラベルを入力します。
    2
    kubelet 設定を追加します。この例では、maxPods を使用してノードあたりの最大 Pod を設定します。
    注記

    kubelet が API サーバーと通信する速度は、1 秒あたりのクエリー (QPS) およびバースト値により異なります。デフォルト値の 50 (kubeAPIQPS の場合) および 100 (kubeAPIBurst の場合) は、各ノードで制限された Pod が実行されている場合には十分な値です。ノード上に CPU およびメモリーリソースが十分にある場合には、kubelet QPS およびバーストレートを更新することが推奨されます。

    apiVersion: machineconfiguration.openshift.io/v1
    kind: KubeletConfig
    metadata:
      name: set-max-pods
    spec:
      machineConfigPoolSelector:
        matchLabels:
          custom-kubelet: set-max-pods
      kubeletConfig:
        maxPods: <pod_count>
        kubeAPIBurst: <burst_rate>
        kubeAPIQPS: <QPS>
    1. ラベルを使用してワーカーのマシン設定プールを更新します。

      $ oc label machineconfigpool worker custom-kubelet=large-pods
    2. KubeletConfig オブジェクトを作成します。

      $ oc create -f change-maxPods-cr.yaml
    3. KubeletConfig オブジェクトが作成されていることを確認します。

      $ oc get kubeletconfig

      出力例

      NAME                AGE
      set-max-pods        15m

      クラスター内のワーカーノードの数によっては、ワーカーノードが 1 つずつ再起動されるのを待機します。3 つのワーカーノードを持つクラスターの場合は、10 分 から 15 分程度かかる可能性があります。

  4. 変更がノードに適用されていることを確認します。

    1. maxPods 値が変更されたワーカーノードで確認します。

      $ oc describe node <node_name>
    2. Allocatable スタンザを見つけます。

       ...
      Allocatable:
        attachable-volumes-gce-pd:  127
        cpu:                        3500m
        ephemeral-storage:          123201474766
        hugepages-1Gi:              0
        hugepages-2Mi:              0
        memory:                     14225400Ki
        pods:                       500 1
       ...
      1
      この例では、pods パラメーターは KubeletConfig オブジェクトに設定した値を報告するはずです。
  5. KubeletConfig オブジェクトの変更を確認します。

    $ oc get kubeletconfigs set-max-pods -o yaml

    上記のコマンドでは status: "True"type:Success が表示されるはずです。

    spec:
      kubeletConfig:
        maxPods: 500
      machineConfigPoolSelector:
        matchLabels:
          custom-kubelet: set-max-pods
    status:
      conditions:
      - lastTransitionTime: "2021-06-30T17:04:07Z"
        message: Success
        status: "True"
        type: Success

5.4.2. 利用不可のワーカーノードの数の変更

デフォルトでは、kubelet 関連の設定を利用可能なワーカーノードに適用する場合に 1 つのマシンのみを利用不可の状態にすることが許可されます。大規模なクラスターの場合、設定の変更が反映されるまでに長い時間がかかる可能性があります。プロセスのスピードを上げるためにマシン数の調整をいつでも実行することができます。

手順

  1. worker マシン設定プールを編集します。

    $ oc edit machineconfigpool worker
  2. maxUnavailable を必要な値に設定します。

    spec:
      maxUnavailable: <node_count>
    重要

    値を設定する際に、クラスターで実行されているアプリケーションに影響を与えずに利用不可にできるワーカーノードの数を検討してください。

5.4.3. コントロールプレーンノードのサイジング

コントロールプレーンノードリソースの要件は、クラスター内のノード数によって異なります。コントロールプレーンノードのサイズについての以下の推奨内容は、テストに重点を置いた場合のコントロールプレーンの密度の結果に基づいています。コントロールプレーンのテストでは、ノード数に応じて各 namespace でクラスター全体に展開される以下のオブジェクトを作成します。

  • 12 イメージストリーム
  • 3 ビルド設定
  • 6 ビルド
  • それぞれに 2 つのシークレットをマウントする 2 Pod レプリカのある 1 デプロイメント
  • 2 つのシークレットをマウントする 1 Pod レプリカのある 2 デプロイメント
  • 先のデプロイメントを参照する 3 つのサービス
  • 先のデプロイメントを参照する 3 つのルート
  • 10 のシークレット (それらの内の 2 つは先ののデプロイメントでマウントされる)
  • 10 の設定マップ (それらの内の 2 つは先のデプロイメントでマウントされる)
ワーカーノードの数クラスターの負荷 (namespace)CPU コア数メモリー (GB)

25

500

4

16

100

1000

8

32

250

4000

16

96

3 つのコントロールプレーンノード (またはマスターノード) がある大規模で高密度のクラスターでは、いずれかのノードが停止、起動、または障害が発生すると、CPU とメモリーの使用量が急上昇します。障害は、コストを節約するためにシャットダウンした後にクラスターが再起動する意図的なケースに加えて、電源、ネットワーク、または基礎となるインフラストラクチャーの予期しない問題が発生することが原因である可能性があります。残りの 2 つのコントロールプレーンノードは、高可用性を維持するために負荷を処理する必要があります。これにより、リソースの使用量が増えます。これは、マスターが遮断 (cordon)、ドレイン (解放) され、オペレーティングシステムおよびコントロールプレーン Operator の更新を適用するために順次再起動されるため、アップグレード時に想定される動作になります。障害が繰り返し発生しないようにするには、コントロールプレーンノードでの全体的な CPU およびメモリーリソース使用状況を、利用可能な容量の最大 60% に維持し、使用量の急増に対応できるようにします。リソース不足による潜在的なダウンタイムを回避するために、コントロールプレーンノードの CPU およびメモリーを適宜増やします。

重要

ノードのサイジングは、クラスター内のノードおよびオブジェクトの数によって異なります。また、オブジェクトがそのクラスター上でアクティブに作成されるかどうかによっても異なります。オブジェクトの作成時に、コントロールプレーンは、オブジェクトが running フェーズにある場合と比較し、リソースの使用状況においてよりアクティブな状態になります。

重要

インストール手法にインストーラーでプロビジョニングされるインフラストラクチャーを使用した場合には、実行中の OpenShift Container Platform 4.7 クラスターでコントロールプレーンノードのサイズを変更できません。その代わりに、ノードの合計数を見積もり、コントロールプレーンノードの推奨サイズをインストール時に使用する必要があります。

重要

この推奨内容は、OpenShiftSDN がネットワークプラグインとして設定されている OpenShift Container Platform クラスターでキャプチャーされるデータポイントに基づくものです。

注記

OpenShift Container Platform 4.7 では、デフォルトで CPU コア (500 ミリコア) の半分がシステムによって予約されます (OpenShift Container Platform 3.11 以前のバージョンと比較)。サイズはこれを考慮に入れて決定されます。

5.4.4. CPU マネージャーの設定

手順

  1. オプション: ノードにラベルを指定します。

    # oc label node perf-node.example.com cpumanager=true
  2. CPU マネージャーを有効にする必要のあるノードの MachineConfigPool を編集します。この例では、すべてのワーカーで CPU マネージャーが有効にされています。

    # oc edit machineconfigpool worker
  3. ラベルをワーカーのマシン設定プールに追加します。

    metadata:
      creationTimestamp: 2020-xx-xxx
      generation: 3
      labels:
        custom-kubelet: cpumanager-enabled
  4. KubeletConfigcpumanager-kubeletconfig.yaml、カスタムリソース (CR) を作成します。直前の手順で作成したラベルを参照し、適切なノードを新規の kubelet 設定で更新します。machineConfigPoolSelector セクションを参照してください。

    apiVersion: machineconfiguration.openshift.io/v1
    kind: KubeletConfig
    metadata:
      name: cpumanager-enabled
    spec:
      machineConfigPoolSelector:
        matchLabels:
          custom-kubelet: cpumanager-enabled
      kubeletConfig:
         cpuManagerPolicy: static 1
         cpuManagerReconcilePeriod: 5s 2
    1
    ポリシーを指定します。
    • noneこのポリシーは、既存のデフォルト CPU アフィニティースキームを明示的に有効にし、スケジューラーが自動的に実行するもの以外のアフィニティーを提供しません。
    • staticこのポリシーにより、特定のリソース特性を持つ Pod の CPU アフィニティーを増やし、これらの Pod のノードにおける排他性を付与することができます。
    2
    オプション:CPU マネージャーの調整頻度を指定します。デフォルトは 5s です。
  5. 動的な kubelet 設定を作成します。

    # oc create -f cpumanager-kubeletconfig.yaml

    これにより、CPU マネージャー機能が kubelet 設定に追加され、必要な場合には Machine Config Operator (MCO) がノードを再起動します。CPU マネージャーを有効にするために再起動する必要はありません。

  6. マージされた kubelet 設定を確認します。

    # oc get machineconfig 99-worker-XXXXXX-XXXXX-XXXX-XXXXX-kubelet -o json | grep ownerReference -A7

    出力例

           "ownerReferences": [
                {
                    "apiVersion": "machineconfiguration.openshift.io/v1",
                    "kind": "KubeletConfig",
                    "name": "cpumanager-enabled",
                    "uid": "7ed5616d-6b72-11e9-aae1-021e1ce18878"
                }
            ]

  7. ワーカーで更新された kubelet.conf を確認します。

    # oc debug node/perf-node.example.com
    sh-4.2# cat /host/etc/kubernetes/kubelet.conf | grep cpuManager

    出力例

    cpuManagerPolicy: static        1
    cpuManagerReconcilePeriod: 5s   2

    1 2
    これらの設定は、KubeletConfig CR を作成する際に定義されたものです。
  8. コア 1 つまたは複数を要求する Pod を作成します。制限および要求の CPU の値は整数にする必要があります。これは、対象の Pod 専用のコア数です。

    # cat cpumanager-pod.yaml

    出力例

    apiVersion: v1
    kind: Pod
    metadata:
      generateName: cpumanager-
    spec:
      containers:
      - name: cpumanager
        image: gcr.io/google_containers/pause-amd64:3.0
        resources:
          requests:
            cpu: 1
            memory: "1G"
          limits:
            cpu: 1
            memory: "1G"
      nodeSelector:
        cpumanager: "true"

  9. Pod を作成します。

    # oc create -f cpumanager-pod.yaml
  10. Pod がラベル指定されたノードにスケジュールされていることを確認します。

    # oc describe pod cpumanager

    出力例

    Name:               cpumanager-6cqz7
    Namespace:          default
    Priority:           0
    PriorityClassName:  <none>
    Node:  perf-node.example.com/xxx.xx.xx.xxx
    ...
     Limits:
          cpu:     1
          memory:  1G
        Requests:
          cpu:        1
          memory:     1G
    ...
    QoS Class:       Guaranteed
    Node-Selectors:  cpumanager=true

  11. cgroups が正しく設定されていることを確認します。pause プロセスのプロセス ID (PID) を取得します。

    # ├─init.scope
    │ └─1 /usr/lib/systemd/systemd --switched-root --system --deserialize 17
    └─kubepods.slice
      ├─kubepods-pod69c01f8e_6b74_11e9_ac0f_0a2b62178a22.slice
      │ ├─crio-b5437308f1a574c542bdf08563b865c0345c8f8c0b0a655612c.scope
      │ └─32706 /pause

    QoS (quality of service) 層 Guaranteed の Pod は、kubepods.slice に配置されます。他の QoS 層の Pod は、kubepods の子である cgroups に配置されます。

    # cd /sys/fs/cgroup/cpuset/kubepods.slice/kubepods-pod69c01f8e_6b74_11e9_ac0f_0a2b62178a22.slice/crio-b5437308f1ad1a7db0574c542bdf08563b865c0345c86e9585f8c0b0a655612c.scope
    # for i in `ls cpuset.cpus tasks` ; do echo -n "$i "; cat $i ; done

    出力例

    cpuset.cpus 1
    tasks 32706

  12. 対象のタスクで許可される CPU 一覧を確認します。

    # grep ^Cpus_allowed_list /proc/32706/status

    出力例

     Cpus_allowed_list:    1

  13. システム上の別の Pod (この場合は burstable QoS 層にある Pod) が、Guaranteed Pod に割り当てられたコアで実行できないことを確認します。

    # cat /sys/fs/cgroup/cpuset/kubepods.slice/kubepods-besteffort.slice/kubepods-besteffort-podc494a073_6b77_11e9_98c0_06bba5c387ea.slice/crio-c56982f57b75a2420947f0afc6cafe7534c5734efc34157525fa9abbf99e3849.scope/cpuset.cpus
    0
    # oc describe node perf-node.example.com

    出力例

    ...
    Capacity:
     attachable-volumes-aws-ebs:  39
     cpu:                         2
     ephemeral-storage:           124768236Ki
     hugepages-1Gi:               0
     hugepages-2Mi:               0
     memory:                      8162900Ki
     pods:                        250
    Allocatable:
     attachable-volumes-aws-ebs:  39
     cpu:                         1500m
     ephemeral-storage:           124768236Ki
     hugepages-1Gi:               0
     hugepages-2Mi:               0
     memory:                      7548500Ki
     pods:                        250
    -------                               ----                           ------------  ----------  ---------------  -------------  ---
      default                                 cpumanager-6cqz7               1 (66%)       1 (66%)     1G (12%)         1G (12%)       29m
    
    Allocated resources:
      (Total limits may be over 100 percent, i.e., overcommitted.)
      Resource                    Requests          Limits
      --------                    --------          ------
      cpu                         1440m (96%)       1 (66%)

    この仮想マシンには、2 つの CPU コアがあります。system-reserved 設定は 500 ミリコアを予約し、Node Allocatable の量になるようにノードの全容量からコアの半分を引きます。ここで Allocatable CPU は 1500 ミリコアであることを確認できます。これは、それぞれがコアを 1 つ受け入れるので、CPU マネージャー Pod の 1 つを実行できることを意味します。1 つのコア全体は 1000 ミリコアに相当します。2 つ目の Pod をスケジュールしようとする場合、システムは Pod を受け入れますが、これがスケジュールされることはありません。

    NAME                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
    cpumanager-6cqz7        1/1     Running   0          33m
    cpumanager-7qc2t        0/1     Pending   0          11s
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