深度剖析: 节点磁盘空间不足，导致大量异常 Pod

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背景

创建一个 deployment，一开始正常，过了一段时间，产生了几十个 Pod，状态为 Completed、Evicted

kubectl  get pod NAME                        
READY   STATUS                   RESTARTS   AGE nginx-120-67d4669598-2kwtg   0/1     Completed                0          148m nginx-120-67d4669598-2r2hs   0/1     Completed                0          92m nginx-120-67d4669598-2rf9h   0/1     Completed                0          33m nginx-120-67d4669598-2zgn9   0/1     Evicted                  0          100m nginx-120-67d4669598-4s2cl   0/1     Completed                0          100m nginx-120-67d4669598-4s688

1. 排查

我们有必要先回忆一下创建 Pod 的过程，以便我们树立排查思路。

<创建 Pod 的过程图片>，待补充

查看 Pod

先试用 kubectl describe pod 查看 Pod 的基本信息，其中可能包含创建 Pod 的事件信息。

# kubectl describe pod  nginx-120-67d4669598
Labels:           app=nginx-120
                  pod-template-hash=67d4669598
Annotations:      <none>
Status:           Pending
IP:
IPs:              <none>
Controlled By:    ReplicaSet/nginx-120-67d4669598
Containers:
  nginx:
    Image:        nginx:1.20
    Port:         <none>
    Host Port:    <none>
    Environment:  <none>
    Mounts:
      /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount from kube-api-access-rfnwm (ro)
Conditions:
  Type           Status
  PodScheduled   False
Volumes:
  kube-api-access-rfnwm:
    Type:                    Projected (a volume that contains injected data from multiple sources)
    TokenExpirationSeconds:  3607
    ConfigMapName:           kube-root-ca.crt
    ConfigMapOptional:       <nil>
    DownwardAPI:             true
QoS Class:                   BestEffort
Node-Selectors:              <none>
Tolerations:                 node.kubernetes.io/not-ready:NoExecute op=Exists for 300s
                             node.kubernetes.io/unreachable:NoExecute op=Exists for 300s
Events:
  Type     Reason            Age   From               Message
  ----     ------            ----  ----               -------
  Warning  FailedScheduling  58s   default-scheduler  0/2 nodes are available: 1 node(s) had untolerated taint {node-role.kubernetes.io/control-plane: }, 1 node(s) had untolerated taint {node.kubernetes.io/disk-pressure: }. preemption: 0/2 nodes are available: 2 Preemption is not helpful for scheduling.

拿到了关键性信息，kube-scheduler 模块调度失败，原因是所有节点均存在 untolerated taint，其中1个是控制面，另一个磁盘空间不足(disk-pressure)，原因找到了，节点磁盘不足。

我们先不着急解决问题，先看下背后的知识点。

2. 梳理问题背后的知识点

这里有好几个知识点

2.1 确认节点状态

使用 kubectl describe 检查节点，确实如此。

# kubectl  describe node hadoop-30.com
Name:               hadoop-30.com
...
Taints:             node.kubernetes.io/disk-pressure:NoSchedule
Conditions:
  Type                 Status  LastHeartbeatTime                 LastTransitionTime                Reason                       Message
  ----                 ------  -----------------                 ------------------                ------                       -------
  DiskPressure         True    Sun, 17 Mar 2024 11:08:37 +0800   Sun, 17 Mar 2024 11:06:24 +0800   KubeletHasDiskPressure       kubelet has disk pressure
...
Events:
  Type     Reason               Age                   From     Message
  ----     ------               ----                  ----     -------
  Warning  FreeDiskSpaceFailed  3m47s (x66 over 13h)  kubelet  (combined from similar events): Failed to garbage collect required amount of images. Attempted to free 2597299814 bytes, but only found 70534964 bytes eligible to free.

翻译一下，节点正在经历磁盘空间压力，kubelet 尝试通过垃圾收集来释放空间，但未能释放足够的空间来缓解这种压力。这可能会影响该节点上运行的 Pod 的性能和稳定性，建议检查该节点上的磁盘使用情况，并采取措施释放更多空间，比如手动删除不必要的文件或调整 Pod 的资源限制，以下为详细解读：

Taints（污点）：节点上有一个污点 node.kubernetes.io/disk-pressure:NoSchedule。这意味着因为磁盘压力问题，新的 Pod 将不会被调度到这个节点上，除非有相应的容忍度（Toleration）来忽略这个污点。
Conditions（条件）：
- 类型：DiskPressure（磁盘压力）。
- 状态：True，表示节点当前确实面临磁盘空间压力。
- 最后心跳时间：Sun, 17 Mar 2024 11:08:37 +0800，是 kubelet 最后一次报告其状态的时间。
- 最后转换时间：Sun, 17 Mar 2024 11:06:24 +0800，是这个条件最后一次变化的时间。
- 原因：KubeletHasDiskPressure，意味着 kubelet 报告它正在经历磁盘空间压力。
- 消息：kubelet has disk pressure，是关于磁盘压力的简短描述。
Events（事件）：
- 类型：Warning（警告）。
- 原因：FreeDiskSpaceFailed，表示尝试释放磁盘空间失败。
- 年龄：3m47s (x66 over 13h)，这个事件在过去 13 小时内发生了 66 次，最近一次发生在 3 分钟 47 秒前。
- 来源：kubelet。
- 消息：(combined from similar events): Failed to garbage collect required amount of images. Attempted to free 2597299814 bytes, but only found 70534964 bytes eligible to free. 这表明 kubelet 尝试通过垃圾收集（删除不必要的镜像等）来释放 2,597,299,814 字节（约 2.42 GB）的空间，但实际上只找到了 70,534,964 字节（约 67.3 MB）的空间可以被释放，远远低于需要释放的量。

2.2 什么是污点（Taint）？

引用污点和容忍度

节点亲和性是 Pod 的一种属性，它使 Pod 被吸引到一类特定的节点（这可能出于一种偏好，也可能是硬性要求）。污点（Taint）则相反——它使节点能够排斥一类特定的 Pod。

我们可以主动通过 kubectl taint nodes node1 key1=value1:NoSchedule 添加污点（Taint），系统也内置一些，比如这些：

node.kubernetes.io/not-ready：节点未准备好。这相当于节点状况 Ready 的值为 "False"。
node.kubernetes.io/unreachable：节点控制器访问不到节点. 这相当于节点状况 Ready 的值为 "Unknown"。
node.kubernetes.io/memory-pressure：节点存在内存压力。
node.kubernetes.io/disk-pressure：节点存在磁盘压力。
node.kubernetes.io/pid-pressure：节点的 PID 压力。
node.kubernetes.io/network-unavailable：节点网络不可用。

接下来，我们了解下导致本次调度失败 disk-pressure 污点的细节。

2.3 disk-pressure 污点细节

引用硬驱逐条件中提到 kubelet 具有以下默认硬驱逐条件：

memory.available<100Mi
nodefs.available<10% 节点的根文件系统磁盘使用率低于10%
imagefs.available<15% 镜像文件系统上的可用磁盘使用率低于15%
nodefs.inodesFree<5%（Linux 节点）

很显然，命中了 imagefs.available<15% 这条规则。

所以才会有上面提到的这句话：

消息：(combined from similar events): Failed to garbage collect required amount of images. Attempted to free 2597299814 bytes, but only found 70534964 bytes eligible to free. 这表明 kubelet 尝试通过垃圾收集（删除不必要的镜像等）来释放 2,597,299,814 字节（约 2.42 GB）的空间，但实际上只找到了 70,534,964 字节（约 67.3 MB）的空间可以被释放，远远低于需要释放的量。

上面这些是 kubelet 默认驱逐条件，那么是否有地方修改呢？在哪里修改呢？

2.4 kubelet 的配置文件路径

kubelet 的配置文件中可以定义驱逐条件，有几种方法查看 kubelet 的配置文件路径：

默认路径为 /var/lib/kubelet/config.yaml
systemctl cat kubelet，查看守护进程配置文件

# systemctl cat kubelet
# /usr/lib/systemd/system/kubelet.service
[Unit]
Description=kubelet: The Kubernetes Node Agent
Documentation=https://kubernetes.io/docs/
Wants=network-online.target
After=network-online.target

[Service]
ExecStart=/usr/bin/kubelet
Restart=always
StartLimitInterval=0
RestartSec=10

[Install]
WantedBy=multi-user.target

# /usr/lib/systemd/system/kubelet.service.d/10-kubeadm.conf
# Note: This dropin only works with kubeadm and kubelet v1.11+
[Service]
Environment="KUBELET_KUBECONFIG_ARGS=--bootstrap-kubeconfig=/etc/kubernetes/bootstrap-kubelet.conf --kubeconfig=/etc/kubernetes/kubelet.conf"
Environment="KUBELET_CONFIG_ARGS=--config=/var/lib/kubelet/config.yaml"
# This is a file that "kubeadm init" and "kubeadm join" generates at runtime, populating the KUBELET_KUBEADM_ARGS variable dynamically
EnvironmentFile=-/var/lib/kubelet/kubeadm-flags.env
# This is a file that the user can use for overrides of the kubelet args as a last resort. Preferably, the user should use
# the .NodeRegistration.KubeletExtraArgs object in the configuration files instead. KUBELET_EXTRA_ARGS should be sourced from this file.
EnvironmentFile=-/etc/sysconfig/kubelet
ExecStart=
ExecStart=/usr/bin/kubelet $KUBELET_KUBECONFIG_ARGS $KUBELET_CONFIG_ARGS $KUBELET_KUBEADM_ARGS $KUBELET_EXTRA_ARGS

返回中的 Environment="KUBELET_CONFIG_ARGS=--config=/var/lib/kubelet/config.yaml" 标识配置文件路径为 /var/lib/kubelet/config.yaml

ps -ef | grep kubelet 查看启动参数

# ps -ef | grep kubelet
root     1256859 3234390  0 17:06 pts/0    00:00:00 grep --color=auto kubelet
root     3379033       1  0 3月15 ?       00:23:51 /usr/bin/kubelet --bootstrap-kubeconfig=/etc/kubernetes/bootstrap-kubelet.conf --kubeconfig=/etc/kubernetes/kubelet.conf --config=/var/lib/kubelet/config.yaml --container-runtime-endpoint=unix:///var/run/containerd/containerd.sock --pod-infra-container-image=registry.aliyuncs.com/google_containers/pause:3.

2.5 如何修改 kubelet 的驱逐条件

提示：本次排查问题不会修改驱逐条件，此处是为了加深理解配置

在 /var/lib/kubelet/config.yaml 可以调整驱逐条件

evictionHard:
  memory.available: "500Mi"
  nodefs.available: "10%"
  nodefs.inodesFree: "5%"
  imagefs.available: "15%"

然后使用 systemctl restart kubelet 重启 kubelet

2.6 确认 containerd 存储容器镜像文件系统的路径

containerd 存储容器镜像的文件系统位置可以通过查看其配置文件 /etc/containerd/config.toml 中的 root 参数来确定。

打开 containerd 配置文件:

vim /etc/containerd/config.toml

查找 root 参数:

# 在配置文件中搜索 "root"
/root

您应该能够看到类似这样的一行:

root = "/var/lib/containerd"

这个路径 /var/lib/containerd 就是 containerd 存储容器镜像和其他内容的默认位置。

cd /var/lib/containerd
ls

您应该能看到类似以下内容:

btrfs
io.containerd.content.v1.content
io.containerd.metadata.v1.bucket
io.containerd.runtime.v1.linux
io.containerd.runtime.v2.task
metadata.db

其中:

io.containerd.content.v1.content 目录存储着拉取下来的镜像层文件
io.containerd.metadata.v1.bucket 目录存储着镜像元数据

所以,containerd 默认将容器镜像存储在 /var/lib/containerd 目录下。如果您修改过配置文件中的 root 参数,则对应的就是您设置的路径。

接下来我们需要清理 /var/lib/container 所在分区的空间。

3. 解决问题

df -h 确认确实磁盘可用率低于 15%
使用 du -sh * 排查
处理不需要的问题

问题解决。

确认一下节点状态，DiskPressure 状态为 False，即正常了，没有遇到磁盘压力。

# kubectl  describe node hadoop-30.com
Name:               hadoop-30.com
CreationTimestamp:  Fri, 15 Mar 2024 22:19:01 +0800
Taints:             <none>
Unschedulable:      false
Conditions:
  Type                 Status  LastHeartbeatTime                 LastTransitionTime                Reason                       Message
  ----                 ------  -----------------                 ------------------                ------                       -------
  NetworkUnavailable   False   Fri, 15 Mar 2024 22:50:38 +0800   Fri, 15 Mar 2024 22:50:38 +0800   FlannelIsUp                  Flannel is running on this node
  MemoryPressure       False   Sun, 17 Mar 2024 21:30:49 +0800   Fri, 15 Mar 2024 22:19:01 +0800   KubeletHasSufficientMemory   kubelet has sufficient memory available
  DiskPressure         False   Sun, 17 Mar 2024 21:30:49 +0800   Sun, 17 Mar 2024 11:13:23 +0800   KubeletHasNoDiskPressure     kubelet has no disk pressure
  PIDPressure          False   Sun, 17 Mar 2024 21:30:49 +0800   Fri, 15 Mar 2024 22:19:01 +0800   KubeletHasSufficientPID      kubelet has sufficient PID available
  Ready                True    Sun, 17 Mar 2024 21:30:49 +0800   Sun, 17 Mar 2024 19:30:23 +0800   KubeletReady                 kubelet is posting ready status
...
Events:              <none>

Pod 也正常了。

好的，本次 troubleshooting 到此结束。

# 故障排除

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