6.11. ノードレベルのオーバーコミット

QoS (Quality of Service) 保証、CPU 制限、またはリソースの予約など、特定ノードでオーバーコミットを制御するさまざまな方法を使用できます。特定のノードおよび特定のプロジェクトのオーバーコミットを無効にすることもできます。

6.11.1. コンピュートリソースとコンテナーについて

コンピュートリソースについてのノードで実施される動作は、リソースタイプによって異なります。

6.11.1.1. コンテナーの CPU 要求について

コンテナーには要求する CPU の量が保証され、さらにコンテナーで指定される任意の制限までノードで利用可能な CPU を消費できます。複数のコンテナーが追加の CPU の使用を試行する場合、CPU 時間が各コンテナーで要求される CPU の量に基づいて分配されます。

たとえば、あるコンテナーが 500m の CPU 時間を要求し、別のコンテナーが 250m の CPU 時間を要求した場合、ノードで利用可能な追加の CPU 時間は 2:1 の比率でコンテナー間で分配されます。コンテナーが制限を指定している場合、指定した制限を超えて CPU を使用しないようにスロットリングされます。CPU 要求は、Linux カーネルの CFS 共有サポートを使用して適用されます。デフォルトで、CPU 制限は、Linux カーネルの CFS クォータサポートを使用して 100ms の測定間隔で適用されます。 ただし、これは無効にすることができます。

6.11.1.2. コンテナーのメモリー要求について

コンテナーには要求するメモリー量が保証されます。コンテナーは要求したよりも多くのメモリーを使用できますが、いったん要求した量を超えた場合には、ノードのメモリーが不足している状態では強制終了される可能性があります。コンテナーが要求した量よりも少ないメモリーを使用する場合、システムタスクやデーモンがノードのリソース予約で確保されている分よりも多くのメモリーを必要としない限りそれが強制終了されることはありません。コンテナーがメモリーの制限を指定する場合、その制限量を超えると即時に強制終了されます。

6.11.2. オーバーコミットメントと QoS (Quality of Service) クラスについて

ノードは、要求を指定しない Pod がスケジュールされている場合やノードのすべての Pod での制限の合計が利用可能なマシンの容量を超える場合に オーバーコミット されます。

オーバーコミットされる環境では、ノード上の Pod がいずれかの時点で利用可能なコンピュートリソースよりも多くの量の使用を試行することができます。これが生じると、ノードはそれぞれの Pod に優先順位を指定する必要があります。この決定を行うために使用される機能は、QoS (Quality of Service) クラスと呼ばれます。

Pod は、優先度の高い順に 3 つの QoS クラスの 1 つとして指定されます。

表6.2 QoS (Quality of Service) クラス

優先順位クラス名説明

1 (最高)

Guaranteed

制限およびオプションの要求がすべてのリソースについて設定されている場合 (0 と等しくない) でそれらの値が等しい場合、Pod は Guaranteed として分類されます。

2

Burstable

制限およびオプションの要求がすべてのリソースについて設定されている場合 (0 と等しくない) でそれらの値が等しくない場合、Pod は Burstable として分類されます。

3 (最低)

BestEffort

要求および制限がリソースのいずれについても設定されない場合、Pod は BestEffort として分類されます。

メモリーは圧縮できないリソースであるため、メモリー不足の状態では、最も優先順位の低いコンテナーが最初に強制終了されます。

  • Guaranteed コンテナーは優先順位が最も高いコンテナーとして見なされ、保証されます。 強制終了されるのは、これらのコンテナーで制限を超えるか、システムがメモリー不足の状態にあるものの、エビクトできる優先順位の低いコンテナーが他にない場合のみです。
  • システム不足の状態にある Burstable コンテナーは、制限を超過し、BestEffort コンテナーが他に存在しない場合に強制終了される可能性があります。
  • BestEffort コンテナーは優先順位の最も低いコンテナーとして処理されます。これらのコンテナーのプロセスは、システムがメモリー不足になると最初に強制終了されます。

6.11.2.1. Quality of Service (QoS) 層でのメモリーの予約方法について

qos-reserved パラメーターを使用して、特定の QoS レベルの Pod で予約されるメモリーのパーセンテージを指定することができます。この機能は、最も低い OoS クラスの Pod が高い QoS クラスの Pod で要求されるリソースを使用できないようにするために要求されたリソースの予約を試行します。

OpenShift Container Platform は、以下のように qos-reserved パラメーターを使用します。

  • qos-reserved=memory=100% の値は、Burstable および BestEffort QoS クラスが、これらより高い QoS クラスで要求されたメモリーを消費するのを防ぎます。これにより、Guaranteed および Burstable ワークロードのメモリーリソースの保証レベルを上げることが優先され、BestEffort および Burstable ワークロードでの OOM が発生するリスクが高まります。
  • qos-reserved=memory=50% の値は、Burstable および BestEffort QoS クラスがこれらより高い QoS クラスによって要求されるメモリーの半分を消費することを許可します。
  • qos-reserved=memory=0% の値は、Burstable および BestEffort QoS クラスがノードの割り当て可能分を完全に消費することを許可しますが (利用可能な場合)、これにより、Guaranteed ワークロードが要求したメモリーにアクセスできなくなるリスクが高まります。この状況により、この機能は無効にされています。

6.11.3. swap メモリーと QOS について

QoS (Quality of Service) 保証を維持するため、swap はノード上でデフォルトで無効にすることができます。そうしない場合、ノードの物理リソースがオーバーサブスクライブし、Pod の配置時の Kubernetes スケジューラーによるリソース保証が影響を受ける可能性があります。

たとえば、2 つの Guaranteed pod がメモリー制限に達した場合、それぞれのコンテナーが swap メモリーを使用し始める可能性があります。十分な swap 領域がない場合には、pod のプロセスはシステムのオーバーサブスクライブのために終了する可能性があります。

swap を無効にしないと、ノードが MemoryPressure にあることを認識しなくなり、Pod がスケジューリング要求に対応するメモリーを受け取れなくなります。結果として、追加の Pod がノードに配置され、メモリー不足の状態が加速し、最終的にはシステムの Out Of Memory (OOM) イベントが発生するリスクが高まります。

重要

swap が有効にされている場合、利用可能なメモリーについてのリソース不足の処理 (out of resource handling) のエビクションしきい値は予期どおりに機能しなくなります。メモリー不足の状態の場合に Pod をノードからエビクトし、Pod を不足状態にない別のノードで再スケジューリングできるようにリソース不足の処理 (out of resource handling) を利用できるようにします。

6.11.4. ノードのオーバーコミットについて

オーバーコミット環境では、最適なシステム動作を提供できるようにノードを適切に設定する必要があります。

ノードが起動すると、メモリー管理用のカーネルの調整可能なフラグが適切に設定されます。カーネルは、物理メモリーが不足しない限り、メモリーの割り当てに失敗するこはありません。

この動作を確認するため、OpenShift Container Platform は、vm.overcommit_memory パラメーターを 1 に設定し、デフォルトのオペレーティングシステムの設定を上書きすることで、常にメモリーをオーバーコミットするようにカーネルを設定します。

また、OpenShift Container Platform は vm.panic_on_oom パラメーターを 0 に設定することで、メモリーが不足したときでもカーネルがパニックにならないようにします。0 の設定は、Out of Memory (OOM) 状態のときに oom_killer を呼び出すようカーネルに指示します。これにより、優先順位に基づいてプロセスを強制終了します。

現在の設定は、ノードに以下のコマンドを実行して表示できます。

$ sysctl -a |grep commit

出力例

#...
vm.overcommit_memory = 0
#...

$ sysctl -a |grep panic

出力例

#...
vm.panic_on_oom = 0
#...

注記

上記のフラグはノード上にすでに設定されているはずであるため、追加のアクションは不要です。

各ノードに対して以下の設定を実行することもできます。

  • CPU CFS クォータを使用した CPU 制限の無効化または実行
  • システムプロセスのリソース予約
  • Quality of Service (QoS) 層でのメモリー予約

6.11.5. CPU CFS クォータの使用による CPU 制限の無効化または実行

デフォルトで、ノードは Linux カーネルの Completely Fair Scheduler (CFS) クォータのサポートを使用して、指定された CPU 制限を実行します。

CPU 制限の適用を無効にする場合、それがノードに与える影響を理解しておくことが重要になります。

  • コンテナーに CPU 要求がある場合、これは Linux カーネルの CFS 共有によって引き続き適用されます。
  • コンテナーに CPU 要求がなく、CPU 制限がある場合は、CPU 要求はデフォルトで指定される CPU 制限に設定され、Linux カーネルの CFS 共有によって適用されます。
  • コンテナーに CPU 要求と制限の両方がある場合、CPU 要求は Linux カーネルの CFS 共有によって適用され、CPU 制限はノードに影響を与えません。

前提条件

  • 次のコマンドを入力して、設定するノードタイプの静的な MachineConfigPool CRD に関連付けられたラベルを取得します。

    $ oc edit machineconfigpool <name>

    以下に例を示します。

    $ oc edit machineconfigpool worker

    出力例

    apiVersion: machineconfiguration.openshift.io/v1
    kind: MachineConfigPool
    metadata:
      creationTimestamp: "2022-11-16T15:34:25Z"
      generation: 4
      labels:
        pools.operator.machineconfiguration.openshift.io/worker: "" 1
      name: worker

    1
    Labels の下にラベルが表示されます。
    ヒント

    ラベルが存在しない場合は、次のようなキー/値のペアを追加します。

    $ oc label machineconfigpool worker custom-kubelet=small-pods

手順

  1. 設定変更のためのカスタムリソース (CR) を作成します。

    CPU 制限を無効化する設定例

    apiVersion: machineconfiguration.openshift.io/v1
    kind: KubeletConfig
    metadata:
      name: disable-cpu-units 1
    spec:
      machineConfigPoolSelector:
        matchLabels:
          pools.operator.machineconfiguration.openshift.io/worker: "" 2
      kubeletConfig:
        cpuCfsQuota: false 3

    1
    CR に名前を割り当てます。
    2
    マシン設定プールからラベルを指定します。
    3
    cpuCfsQuota パラメーターを false に設定します。
  2. 以下のコマンドを実行して CR を作成します。

    $ oc create -f <file_name>.yaml

6.11.6. システムリソースのリソース予約

より信頼できるスケジューリングを実現し、ノードリソースのオーバーコミットメントを最小化するために、各ノードでは、クラスターが機能できるようノードで実行する必要のあるシステムデーモン用にそのリソースの一部を予約することができます。とくに、メモリーなどの圧縮できないリソースのリソースを予約することが推奨されます。

手順

Pod 以外のプロセスのリソースを明示的に予約するには、スケジューリングで利用可能なリソースを指定することにより、ノードリソースを割り当てます。詳細については、ノードのリソースの割り当てを参照してください。

6.11.7. ノードのオーバーコミットの無効化

有効にされているオーバーコミットを、各ノードで無効にできます。

手順

ノード内のオーバーコミットを無効にするには、そのノード上で以下のコマンドを実行します。

$ sysctl -w vm.overcommit_memory=0