09-K8S Basic-kubernetes垃圾回收器 Garbage Collection(GC)

Posted 2021-06-13 Devops代哲

一、Kubernetes之Garbage Collection

• 在以前的博文中介绍过如何配置kubelet，按策略删除无用image、正常或者异常终止不会再启动的container，以节省资源。kubelet回收的对象在容器层面。那么kubernetes层面的对象，比如podReplicaSet、Replication Controller、Deployment、StatefulSet、DaemonSet等类型的对象，垃圾回收又是如何呢？
• 实际上，按理说以上的kubernetes对象并不会产生垃圾，对象一直都存在，除非用户或者某种控制器将对象删除。这里称为"Garbage Collection"不太准确，实际上它想讲的是在执行删除操作时如何控制对象之间的依赖关系。比如，Deployment对象创建ReplicaSet对象，ReplicaSet对象又创建pod对象，那么在删除Deployment时，是否需要删除与之相依赖的ReplicaSet与pod呢？

1.1、从对象与根对象（Owners and dependents）

• 某些kubernetes对象是其它对象的owner。比如ReplicaSet对象就是其所管理的pod对象的owner，本文称这类对象为“根对象”。而被管理的pod对ReplicaSet存在dependent，pod对象通过metadata.ownerReferences字段指向其依赖的对象，本文称这类对象为“从对象”。在kubernetes1.8中，ReplicationController, ReplicaSet, StatefulSet, DaemonSet, Deployment, Job and CronJob自动向其创建、收养的对象添加metadata.ownerReferences字段的值，当然也可以手动设置。以下是拥有3个pod的ReplicaSet设置文件：

apiVersion: apps/v1
kind: ReplicaSet
metadata:
  name: my-repset
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      pod-is-for: garbage-collection-example
  template:
    metadata:
      labels:
        pod-is-for: garbage-collection-example
    spec:
      containers:
      - name: nginx
 
 
创建此ReplicaSet：
    kubectl create -f https://k8s.io/examples/controllers/replicaset.yaml
 
 
查看：
    kubectl get pods --output=yaml
 
 
结果如下：确认ownerReferences的值
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  ...
  ownerReferences:
  - apiVersion: apps/v1
    controller: true
    blockOwnerDeletion: true
    kind: ReplicaSet
    name: my-repset
    uid: d9607e19-f88f-11e6-a518-42010a800195

1.2、如何控制垃圾回收删除从对象？

• 当删除一个对象时，可以控制以何种方式删除其从对象，自动删除从对象称为级联删除(cascading deletion)。有background与foreground两种方式。也可以不只删除根对象不删除从对象。

1.2.1、前台级联删除

• 前台级联删除时，根对象首先进入"deletion in progress"状态，在"deletion in progress"状态下，存在如下事实：
  • 如果通过REST API访问根对象，仍然可见。
  • 根对象的deletionTimestamp被设置。
  • 根对象元数据metadata.finalizers包含"foregroundDeletion"。
• 一旦根对象的状态被设置成"deletion in progress"，垃圾回收器开始启动对从对象的删除。如果从对象的object有“ownerReference.blockOwnerDeletion=true”属性，那么垃圾回收器必需等到此类从对象被删除完成以后，才可以删除根对象。否则垃圾回收器启动对从对象的删除后立即删除根对象。
• “ownerReference.blockOwnerDeletion=true”会延迟根对象的删除。在kubernetes1.7版本中增加了一个admission controller，它根据根对象访问权限，对将ownerReference.blockOwnerDeletion设置成true的操作进行访问控制，防止未经授权的用户将ownerReference.blockOwnerDeletion的值设置成true，从而延迟根对象的删除。
• 如果从对象的ownerReferences由某种控制器设置，那么用户最好不要手动修改其值。

1.2.2、后台级联删除

• 后台级联删除时，kubernetes立即删除根对象并返回。垃圾回收器在后台删除其从对象。

1.2.3、不删除从对象

• 只删除根对象不删除从对象，这种方式称为“Orphan”，保留下来的从对象变成了“孤儿”。

1.3、在具体操作时设置删除策略

• 在执行具体的操作请求时，通过设置删除请求中的"propagationPolicy"字段为 “Orphan”, “Foreground”, or “Background”中的一种，选择上述三种删除策略中的一种。

• 在kubernetes1.9以前，对大部分控制器的删除，默认策略是"Orphan"（注意本段中说的默认值指REST API的默认行为，不是kubectl命令），包含ReplicationController, ReplicaSet, StatefulSet, DaemonSet, and Deployment，也就是在删除根对象时不删除从对象。并且当apiVersion是extensions/v1beta1, apps/v1beta1, and apps/v1beta2时，除非特别指定，默认删除策略仍然是"Orphan"。在kubernetes1.9版本中，所有类型的对象，在app/v1版本的apiVersion中，默认从对象删除。

• 后台级联删除示例：

kubectl proxy --port=8080
curl -X DELETE localhost:8080/apis/apps/v1/namespaces/default/replicasets/my-repset \\
-d \'{"kind":"DeleteOptions","apiVersion":"v1","propagationPolicy":"Background"}\' \\
-H "Content-Type: application/json"

• 注意上例中kubectl充当的是proxy角色，直接调用REST API执行删除操作，注意其propagationPolicy的取值。
• 前台级联删除示例：

kubectl proxy --port=8080
curl -X DELETE localhost:8080/apis/apps/v1/namespaces/default/replicasets/my-repset \\
-d \'{"kind":"DeleteOptions","apiVersion":"v1","propagationPolicy":"Foreground"}\' \\
-H "Content-Type: application/json"

• 不删除从对象示例

kubectl proxy --port=8080
curl -X DELETE localhost:8080/apis/apps/v1/namespaces/default/replicasets/my-repset \\
-d \'{"kind":"DeleteOptions","apiVersion":"v1","propagationPolicy":"Orphan"}\' \\
-H "Content-Type: application/json"

• kubectl命令也支持级联删除操作。在执行kubectl命令时指定"--cascade"选项，其值为true时删除从对象，为false不删除从对象，默认值为true。 示例如下：

kubectl delete replicaset my-repset --cascade=false
# 当--cascade为true时，kubectl采用的是前台级联删除还是后台级联删除，文档中没有讲。

1.4、级联删除Deployment时的注意点

• 当级联删除Deployment时，其删除请求中的propagationPolicy必需设定成Foreground。否则Deployment创建的ReplicaSet会被级联删除，但是ReplicaSet创建的pod不会被级联删除，会成为孤儿。