Configurare i nodi per utilizzare lo spazio su disco come memoria virtuale

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Lo swap di memoria dei nodi di Google Kubernetes Engine (GKE) consente ai nodi GKE di utilizzare lo spazio su disco come memoria virtuale quando la memoria fisica è esaurita. Lo swap di memoria dei nodi può contribuire a migliorare la resilienza delle applicazioni e a prevenire errori di esaurimento della memoria per determinati carichi di lavoro.

Quando utilizzare lo swap di memoria dei nodi

Utilizza lo swap di memoria dei nodi per fornire un buffer contro gli errori di esaurimento della memoria per le applicazioni che utilizzano molta memoria, soprattutto durante i picchi di utilizzo imprevisti. Lo swap di memoria dei nodi può contribuire a migliorare la resilienza dei carichi di lavoro, ad esempio nei seguenti scenari:

• Esegui carichi di lavoro con pattern di memoria imprevedibili.
• Riduci il rischio di arresto anomalo delle applicazioni a causa dell'esaurimento della memoria dei nodi.
• Ottimizza i costi evitando di dover eseguire il provisioning di memoria in eccesso per i picchi occasionali.

Come funziona lo swap di memoria dei nodi

Quando abiliti lo swap di memoria dei nodi, GKE configura il sistema operativo del nodo in modo che utilizzi lo spazio su disco come memoria virtuale. Questo processo fornisce un buffer per le applicazioni che subiscono una pressione temporanea sulla memoria.

GKE calcola i limiti di swap dei container in base ai limiti delle risorse di memoria del container e alla memoria totale del nodo.

Puoi configurare lo swap su diversi tipi di spazio di archiviazione per bilanciare prestazioni e costi:

• Disco di avvio: utilizza il disco di avvio del nodo per lo spazio di swap.
• SSD locale temporaneo: utilizza un SSD locale condiviso anche con lo spazio di archiviazione temporaneo dei pod.
• SSD locale dedicato: riserva uno o più SSD locali esclusivamente per lo swap.

Per proteggere i dati sensibili, GKE cripta lo spazio di swap per impostazione predefinita utilizzando una chiave temporanea.

Requisiti e limitazioni

Lo swap di memoria dei nodi presenta i seguenti requisiti e limitazioni:

• I cluster GKE devono essere della versione 1.34.1-gke.1341000 o successive.
• Solo i pod con la classe di qualità del servizio (QoS) Burstable possono utilizzare lo swap di memoria dei nodi. Per ulteriori informazioni sulle classi QoS, consulta la documentazione di Kubernetes relativa alle classi di qualità del servizio dei pod.
• Per ridimensionare le risorse di memoria dei container, devi impostare la policy di ridimensionamento dei container su RestartContainer.
• Se configuri lo swap di memoria dei nodi in modo che utilizzi un disco di avvio, le dimensioni dello swap non possono superare il 50% della capacità totale del disco di avvio.

Se configuri lo swap di memoria dei nodi in modo che utilizzi un SSD locale, devi assicurarti che siano soddisfatti i seguenti requisiti:

• Il tipo di macchina deve supportare gli SSD locali. Non puoi utilizzare lo spazio di archiviazione a blocchi non elaborati con un SSD locale.
• È necessario eseguire il provisioning dei nodi con gli SSD locali. Il metodo di provisioning dipende dalla serie di macchine:
  • Per le serie di macchine di prima o seconda generazione, imposta il flag --ephemeral-storage-local-ssd=count.
  • Per le serie di macchine di terza o quarta generazione, scegli un tipo di macchina che includa gli SSD locali.
• Il tipo di macchina e2-medium predefinito non supporta gli SSD locali, quindi devi selezionarne un altro.
• Per istruzioni su come creare o aggiornare un cluster in modo che esegua il provisioning degli SSD locali, consulta Eseguire il provisioning e utilizzare lo spazio di archiviazione temporaneo basato su SSD locali.

Best practice

Lo swap di memoria dei nodi è inteso come una rete di sicurezza per i picchi di memoria imprevedibili, non come sostituzione di una memoria fisica sufficiente. Per indicazioni sull'ottimizzazione dei carichi di lavoro, consulta Ridimensionare correttamente i carichi di lavoro GKE su larga scala.

Quando utilizzi lo swap di memoria dei nodi, tieni presente anche le seguenti best practice:

• Isola i nodi con lo swap di memoria dei nodi abilitato applicando un taint al node pool, ad esempio, gke-swap=enabled:NoSchedule, e aggiungendo una tolleranza corrispondente ai carichi di lavoro destinati a utilizzare lo swap.
• Dimensiona lo spazio di swap di memoria dei nodi in modo appropriato. Uno spazio di swap di memoria dei nodi insufficiente potrebbe non impedire gli errori di esaurimento della memoria e un utilizzo eccessivo può peggiorare le prestazioni.
• Monitora l'utilizzo dello swap di memoria dei nodi sui carichi di lavoro. L'utilizzo frequente dello swap di memoria dei nodi può essere un indicatore di pressione sulla memoria.

Prima di iniziare

Prima di iniziare, assicurati di aver eseguito le seguenti attività:

• Abilita l'API Google Kubernetes Engine.
Abilita l'API Google Kubernetes Engine
• Se vuoi utilizzare Google Cloud CLI per questa attività, installala e poi inizializza gcloud CLI. Se hai già installato gcloud CLI, scarica l'ultima versione eseguendo il gcloud components update comando. Le versioni precedenti di gcloud CLI potrebbero non supportare l'esecuzione dei comandi in questo documento.
  Nota: per le installazioni esistenti di gcloud CLI assicurati di impostare la compute/region proprietà. Se utilizzi principalmente cluster zonali, imposta invece compute/zone. Se imposti una località predefinita, puoi evitare errori in gcloud CLI come il seguente: One of [--zone, --region] must be supplied: Please specify location. Potresti dover specificare la posizione in determinati comandi se la posizione del cluster è diversa da quella predefinita che hai impostato.

Abilitare lo swap di memoria dei nodi

Puoi abilitare lo swap di memoria dei nodi a livello di cluster o di pool di nodi. Per abilitare lo swap di memoria dei nodi, crea o aggiorna un file system-config.yaml che contenga la configurazione di swap di memoria dei nodi che vuoi. L'esempio seguente abilita lo swap di memoria dei nodi con le impostazioni predefinite:

linuxConfig:
  swapConfig:
    enabled: true

Sono disponibili altre impostazioni che puoi configurare. Questo esempio configura lo swap non criptato in modo che utilizzi il 30% dello spazio di archiviazione di un SSD locale temporaneo:

linuxConfig:
  swapConfig:
    enabled: true
    encryptionConfig:
      disabled: true
    ephemeralLocalSsdProfile:
      swapSizePercent: 30

Per un elenco dei campi facoltativi che puoi configurare, consulta la LinuxNodeConfig documentazione dell'API.

Abilitare lo swap di memoria dei nodi su un cluster

Per abilitare lo swap di memoria dei nodi su un cluster, completa uno dei seguenti passaggi:

• Per creare un nuovo cluster con lo swap di memoria dei nodi abilitato, esegui il seguente comando:

  gcloud container clusters create CLUSTER_NAME \
      --location=LOCATION \
      --cluster-version=1.34.1-gke.1341000 \
      --system-config-from-file=system-config.yaml
  

  Sostituisci quanto segue:

  • CLUSTER_NAME: il nome del nuovo cluster.
  • LOCATION: la regione o la zona del cluster.
  Nota: per gli SSD locali sui tipi di macchine di prima e seconda generazione, passa il flag --ephemeral-storage-local-ssd.

• Per aggiornare un cluster esistente in modo da abilitare lo swap di memoria dei nodi, esegui il seguente comando:

  gcloud container clusters update CLUSTER_NAME \
      --location=LOCATION \
      --system-config-from-file=system-config.yaml
  

  Sostituisci quanto segue:

  • CLUSTER_NAME: il nome del nuovo cluster.
  • LOCATION: la regione o la zona del cluster.

Abilitare lo swap di memoria dei nodi su un pool di nodi

Per abilitare lo swap di memoria dei nodi su un pool di nodi, completa uno dei seguenti passaggi:

• Per creare un nuovo pool di nodi con lo swap di memoria dei nodi abilitato, esegui il seguente comando:

  gcloud container node-pools create NODEPOOL_NAME \
      --cluster=CLUSTER_NAME \
      --location=LOCATION \
      --node-version=1.34.1-gke.1293000 \
      --system-config-from-file=system-config.yaml \
      --machine-type=MACHINE_TYPE
  

  Sostituisci quanto segue:

  • NODEPOOL_NAME: il nome del nuovo pool di nodi.
  • CLUSTER_NAME: il nome del cluster.
  • LOCATION: la regione o la zona del cluster.
  • MACHINE_TYPE: un tipo di macchina compatibile. Per gli SSD locali, assicurati di scegliere un tipo di macchina che includa gli SSD locali, ad esempio n1-standard-1.
  Nota: per gli SSD locali sui tipi di macchine di prima e seconda generazione, passa il flag --ephemeral-storage-local-ssd.

• Per aggiornare un pool di nodi esistente in modo da abilitare lo swap di memoria dei nodi, esegui il seguente comando:

  gcloud container node-pools update NODEPOOL_NAME \
      --cluster=CLUSTER_NAME \
      --location=LOCATION \
      --system-config-from-file=system-config.yaml
  

  Sostituisci quanto segue:

  • NODEPOOL_NAME: il nome del pool di nodi.
  • CLUSTER_NAME: il nome del cluster.
  • LOCATION: la regione o la zona del cluster.

Verificare la configurazione

Per verificare che lo swap di memoria dei nodi sia abilitato:

1. Verifica che system-config.yaml sia applicato con le impostazioni swapConfig eseguendo il seguente comando:

   gcloud container node-pools describe NODEPOOL_NAME \
       --cluster=CLUSTER_NAME \
       --location=LOCATION \
       --format='yaml(config.linuxNodeConfig.swapConfig)'
   

2. Verifica che la configurazione di kubelet esista sul nodo eseguendo il seguente comando:

   kubectl get --raw "/api/v1/nodes/NODE_NAME/proxy/configz" | jq .kubeletconfig.memorySwap
   

Monitorare l'utilizzo dello swap di memoria

Puoi monitorare la memoria dei nodi con Cloud Monitoring o kubectl.

Monitoraggio

Per impostazione predefinita, sono disponibili le seguenti metriche di sistema per osservare l'utilizzo dello swap:

• kubernetes.io/node/memory/swap_used_bytes
• kubernetes.io/container/memory/swap_used_bytes

GKE fornisce anche metriche di utilizzo dello swap a livello di container tramite cAdvisor. Per utilizzare queste metriche, abilita cAdvisor sul cluster:

• prometheus.googleapis.com/container_memory_swap/gauge

kubectl

Monitora l'utilizzo dello swap con i comandi kubectl completando i seguenti passaggi:

1. Controlla la condizione SwapDetected sull'oggetto nodo eseguendo il seguente comando:

   kubectl get node NODE_NAME -o jsonpath='{.status.conditions[?(@.type=="Swap")]}' | jq .
   

   L'output è simile al seguente:

   {
     "lastHeartbeatTime": "2025-07-11T00:14:52Z",
     "lastTransitionTime": "2025-06-25T05:20:10Z",
     "message": "Swap is active: Total=49Gi Used=0B Free=49Gi",
     "reason": "SwapDetected",
     "status": "True",
     "type": "Swap"
   }
   

2. Controlla la capacità di swap eseguendo il seguente comando:

   kubectl get node NODE_NAME -o jsonpath='{.status.nodeInfo.swap}'
   

   L'output è simile al seguente:

   {"capacity":53687087104}
   

Disabilitare lo swap di memoria dei nodi

Per disabilitare lo swap di memoria dei nodi, aggiorna il file system-config.yaml completando i seguenti passaggi:

1. Aggiorna il file system-config.yaml in modo da impostare swapConfig.enabled su false:

   linuxConfig:
     swapConfig:
       enabled: false
   

2. Aggiorna il pool di nodi con la nuova configurazione:

   gcloud container node-pools update NODEPOOL_NAME \
       --cluster=CLUSTER_NAME \
       --location=LOCATION \
       --system-config-from-file=system-config.yaml
   

Passaggi successivi

• Scopri di più sulla personalizzazione della configurazione del sistema dei nodi.
• Scopri di più sulle opzioni di archiviazione di GKE.