资源指标管道

对于 Kubernetes，指标 API 提供了一组基本指标，以支持自动扩展和类似用例。此 API 提供有关节点和 Pod 资源使用情况的信息，包括 CPU 和内存的指标。如果您将指标 API 部署到集群中，Kubernetes API 的客户端就可以查询此信息，并且您可以使用 Kubernetes 的访问控制机制来管理对它的权限。

您可以使用 水平 Pod 自动缩放器 (HPA) 和 垂直 Pod 自动缩放器 (VPA) 使用指标 API 中的数据来调整工作负载副本和资源，以满足客户需求。

您也可以使用 kubectl top 命令查看资源指标。

图 1 说明了资源指标管道的架构。

flowchart RL subgraph cluster[集群] direction RL S[

] A[指标-
服务器] subgraph B[节点] direction TB D[cAdvisor] --> C[kubelet] E[容器
运行时] --> D E1[容器
运行时] --> D P[Pod 数据] -.- C end L[API
服务器] W[HPA] C ---->|节点级
资源指标| A -->|指标
API| L --> W end L ---> K[kubectl
top] classDef box fill:#fff,stroke:#000,stroke-width:1px,color:#000; class W,B,P,K,cluster,D,E,E1 box classDef spacewhite fill:#ffffff,stroke:#fff,stroke-width:0px,color:#000 class S spacewhite classDef k8s fill:#326ce5,stroke:#fff,stroke-width:1px,color:#fff; class A,L,C k8s

图 1. 资源指标管道

架构组件（从图中的右到左）包括以下内容：

  • cAdvisor：用于收集、聚合和公开包含在 Kubelet 中的容器指标的守护进程。

  • kubelet：用于管理容器资源的节点代理。可以通过 /metrics/resource 和 /stats kubelet API 端点访问资源指标。

  • 节点级资源指标：kubelet 提供的 API，用于发现和检索通过 /metrics/resource 端点提供的每个节点的汇总统计信息。

  • 指标服务器：收集并聚合从每个 kubelet 中提取的资源指标的集群附加组件。API 服务器为 HPA、VPA 和 kubectl top 命令提供指标 API。指标服务器是指标 API 的参考实现。

  • 指标 API：Kubernetes API 支持访问用于工作负载自动缩放的 CPU 和内存。为了使其在您的集群中正常工作，您需要一个提供指标 API 的 API 扩展服务器。

指标 API

特性状态： Kubernetes 1.8 [beta]

指标服务器实现了指标 API。此 API 允许您访问集群中节点和 Pod 的 CPU 和内存使用情况。它的主要作用是将资源使用指标提供给 K8s 自动缩放组件。

以下是如何通过 jq 轻松读取 minikube 节点的指标 API 请求示例：

kubectl get --raw "/apis/metrics.k8s.io/v1beta1/nodes/minikube" | jq '.'

以下是如何使用 curl 执行相同 API 调用的示例：

curl http://localhost:8080/apis/metrics.k8s.io/v1beta1/nodes/minikube

示例响应

{
  "kind": "NodeMetrics",
  "apiVersion": "metrics.k8s.io/v1beta1",
  "metadata": {
    "name": "minikube",
    "selfLink": "/apis/metrics.k8s.io/v1beta1/nodes/minikube",
    "creationTimestamp": "2022-01-27T18:48:43Z"
  },
  "timestamp": "2022-01-27T18:48:33Z",
  "window": "30s",
  "usage": {
    "cpu": "487558164n",
    "memory": "732212Ki"
  }
}

以下是如何通过 jq 轻松读取包含在 kube-system 命名空间中的 kube-scheduler-minikube Pod 的指标 API 请求示例：

kubectl get --raw "/apis/metrics.k8s.io/v1beta1/namespaces/kube-system/pods/kube-scheduler-minikube" | jq '.'

以下是如何使用 curl 执行相同 API 调用的示例：

curl http://localhost:8080/apis/metrics.k8s.io/v1beta1/namespaces/kube-system/pods/kube-scheduler-minikube

示例响应

{
  "kind": "PodMetrics",
  "apiVersion": "metrics.k8s.io/v1beta1",
  "metadata": {
    "name": "kube-scheduler-minikube",
    "namespace": "kube-system",
    "selfLink": "/apis/metrics.k8s.io/v1beta1/namespaces/kube-system/pods/kube-scheduler-minikube",
    "creationTimestamp": "2022-01-27T19:25:00Z"
  },
  "timestamp": "2022-01-27T19:24:31Z",
  "window": "30s",
  "containers": [
    {
      "name": "kube-scheduler",
      "usage": {
        "cpu": "9559630n",
        "memory": "22244Ki"
      }
    }
  ]
}

指标 API 在 k8s.io/metrics 存储库中定义。您必须启用 API 聚合层 并为 metrics.k8s.io API 注册 APIService。

要详细了解指标 API，请参阅 资源指标 API 设计、指标服务器存储库 和 资源指标 API。

衡量资源使用情况

CPU

CPU 报告为以 CPU 单位衡量的平均核心使用率。在 Kubernetes 中，一个 CPU 等效于云提供商的 1 个 vCPU/核心，以及裸机 Intel 处理器上的 1 个超线程。

此值是通过对内核提供的累积 CPU 计数器（在 Linux 和 Windows 内核中）进行速率计算得出的。用于计算 CPU 的时间窗口显示在指标 API 中的 window 字段下。

要详细了解 Kubernetes 如何分配和衡量 CPU 资源，请参阅 CPU 的含义。

内存

内存报告为收集指标时以字节为单位的活动集。

在理想情况下，“活动集”是在内存压力下无法释放的正在使用的内存量。但是，活动集的计算因主机操作系统而异，通常会大量使用启发式方法来生成估计值。

Kubernetes 容器活动集模型期望容器运行时统计与所讨论容器关联的匿名内存。活动集指标通常还包括一些缓存的（基于文件的）内存，因为主机操作系统无法始终回收页面。

要详细了解 Kubernetes 如何分配和衡量内存资源，请参阅 内存的含义。

指标服务器

指标服务器从 kubelet 获取资源指标，并通过指标 API 将其公开在 Kubernetes API 服务器中，供 HPA 和 VPA 使用。您也可以使用 kubectl top 命令查看这些指标。

指标服务器使用 Kubernetes API 跟踪集群中的节点和 Pod。指标服务器通过 HTTP 查询每个节点以获取指标。指标服务器还构建 Pod 元数据的内部视图，并保留 Pod 健康状况的缓存。该缓存的 Pod 健康状况信息可通过指标服务器提供的扩展 API 获取。

例如，使用 HPA 查询时，指标服务器需要识别哪些 Pod 满足部署中的标签选择器。

指标服务器调用 kubelet API 从每个节点收集指标。根据指标服务器版本，它使用

  • v0.6.0+ 版本中的指标资源端点 /metrics/resource，或
  • 旧版本中的摘要 API 端点 /stats/summary

下一步

要详细了解指标服务器，请参阅 指标服务器存储库。

您还可以查看以下内容：

要详细了解 kubelet 如何提供节点指标，以及如何通过 Kubernetes API 访问它们，请阅读 节点指标数据。

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