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Configure nós para usar espaço em disco como memória virtual

Padrão

A troca de memória dos nós do Google Kubernetes Engine (GKE) permite que os nós do GKE usem espaço em disco como memória virtual quando a memória física se esgota. A troca de memória de nós pode ajudar a melhorar a resiliência das aplicações e evitar erros de falta de memória (OOM) para determinadas cargas de trabalho.

Quando usar a troca de memória do nó

Use a troca de memória de nós para fornecer um buffer contra erros de falta de memória para aplicações com utilização intensiva de memória, especialmente durante picos de utilização inesperados. A troca de memória de nós pode ajudar a melhorar a resiliência da carga de trabalho, como nos seguintes cenários:

Executar cargas de trabalho com padrões de memória imprevisíveis.
Reduzir o risco de falhas das aplicações devido ao esgotamento da memória do nó.
Otimize os custos evitando a necessidade de aprovisionar memória em excesso para picos ocasionais.

Como funciona a troca de memória do nó

Quando ativa a troca de memória do nó, o GKE configura o sistema operativo do nó para usar espaço em disco como memória virtual. Este processo fornece um buffer para aplicações que sofrem pressão temporária da memória.

O GKE calcula os limites de troca de contentores com base nos limites de recursos de memória do contentor e na memória total do nó.

Pode configurar a troca em diferentes tipos de armazenamento para equilibrar o desempenho e o custo:

Disco de arranque: usa o disco de arranque do nó para o espaço de troca.
SSD local efémero: usa um SSD local que também é partilhado com o armazenamento efémero do pod.
SSD local dedicado: reserva um ou mais SSDs locais exclusivamente para a troca.

Para proteger os dados confidenciais, o GKE encripta o espaço de troca por predefinição através de uma chave efémera.

Requisitos e limitações

A troca de memória do nó tem os seguintes requisitos e limitações:

Os clusters do GKE têm de ter a versão 1.34.1-gke.1341000 ou posterior.
Apenas os pods que têm a classe de Burstablequalidade de serviço (QoS) podem usar a troca de memória do nó. Para mais informações sobre as classes de QoS, consulte a documentação do Kubernetes para Classes de qualidade de serviço de pods.
Se ativar a troca de memória do nó, a política de redimensionamento do contentor tem de ser definida como RestartContainer.
Se configurar a troca de memória do nó para usar um disco de arranque, o tamanho da troca não pode exceder 50% da capacidade total do disco de arranque.

Se configurar a troca de memória de nós para usar um SSD local, tem de garantir que os seguintes requisitos são cumpridos:

O tipo de máquina tem de suportar SSDs locais. Não pode usar o armazenamento de blocos não processados com um SSD local.
Os nós têm de ser aprovisionados com SSDs locais. O método de aprovisionamento depende da série da máquina:
- Para a primeira ou segunda geração da série de máquinas, defina a flag --ephemeral-storage-local-ssd=count.
- Para séries de máquinas de terceira ou quarta geração, escolha um tipo de máquina que inclua SSDs locais.
O tipo de máquina e2-medium predefinido não suporta SSDs locais, pelo que tem de selecionar um tipo de máquina diferente.
Para ver instruções sobre como criar ou atualizar um cluster para que provisione SSDs locais, consulte o artigo Provisione e use armazenamento efémero suportado por SSDs locais.

Práticas recomendadas

A troca de memória de nós destina-se a ser uma rede de segurança para picos de memória imprevisíveis e não uma substituição da memória física suficiente. Para orientações sobre a otimização das cargas de trabalho, consulte o artigo Ajuste o tamanho das cargas de trabalho do GKE em grande escala.

Também deve considerar as seguintes práticas recomendadas quando usar a troca de memória do nó:

Isole os nós com a troca de memória ativada aplicando uma mancha ao node pool, por exemplo, gke-swap=enabled:NoSchedule, e adicionando uma tolerância correspondente às cargas de trabalho destinadas a usar a troca.
Dimensionar o espaço de troca de memória do nó de forma adequada. A memória do nó insuficiente o espaço de troca pode não impedir erros de falta de memória e a utilização excessiva pode degradar o desempenho.
Monitorize a utilização da troca de memória dos nós nas suas cargas de trabalho. A utilização frequente da troca de memória do nó pode ser um indicador de pressão de memória.

Antes de começar

Antes de começar, certifique-se de que realizou as seguintes tarefas:

Ative a API Google Kubernetes Engine.

Ative a API Google Kubernetes Engine

Se quiser usar a CLI gcloud para esta tarefa, instale-a e, em seguida, inicialize a CLI gcloud. Se instalou anteriormente a CLI gcloud, execute o comando gcloud components update para obter a versão mais recente. As versões anteriores da CLI gcloud podem não suportar a execução dos comandos neste documento.
Nota: para instalações existentes da CLI gcloud, certifique-se de que define a compute/region propriedade. Se usar principalmente clusters zonais, defina o compute/zone. Ao definir uma localização predefinida, pode evitar erros na CLI gcloud, como os seguintes: One of [--zone, --region] must be supplied: Please specify location. Pode ter de especificar a localização em determinados comandos se a localização do seu cluster for diferente da predefinição que definiu.

Ativar troca de memória de nós

Pode ativar a troca de memória de nós ao nível do cluster ou do conjunto de nós. Para ativar a troca de memória do nó, crie ou atualize um ficheiro system-config.yaml que contenha a configuração de troca de memória do nó pretendida. O exemplo seguinte ativa a troca de memória do nó com as predefinições:

linuxConfig:
  swapConfig:
    enabled: true

Existem definições adicionais que pode configurar. Este exemplo configura a troca não encriptada para usar 30% do armazenamento de um SSD local efémero:

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

Para ver uma lista de campos opcionais que pode configurar, consulte a LinuxNodeConfig documentação da API.

Ative a troca de memória de nós num cluster

Para ativar a troca de memória de nós num cluster, conclua um dos seguintes passos:

Para criar um novo cluster com a troca de memória do nó ativada, execute o seguinte comando:
```
gcloud beta container clusters create CLUSTER_NAME \
    --location=LOCATION \
    --cluster-version=1.34.1-gke.1341000 \
    --system-config-from-file=system-config.yaml
```
Substitua o seguinte:
- CLUSTER_NAME: o nome do novo cluster.
- LOCATION: a região ou a zona do seu cluster.
Nota: para SSDs locais em tipos de máquinas de primeira e segunda geração, transmita a flag --ephemeral-storage-local-ssd.
Para atualizar um cluster existente para ativar a troca de memória de nós, execute o seguinte comando:
```
gcloud beta container clusters update CLUSTER_NAME \
    --location=LOCATION \
    --system-config-from-file=system-config.yaml
```
Substitua o seguinte:
- CLUSTER_NAME: o nome do novo cluster.
- LOCATION: a região ou a zona do seu cluster.

Ative a troca de memória de nós num conjunto de nós

Para ativar a troca de memória de nós num conjunto de nós, conclua um dos seguintes passos:

Para criar um novo node pool com a troca de memória de nós ativada, execute o seguinte comando:
```
gcloud beta 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
```
Substitua o seguinte:
- NODEPOOL_NAME: o nome do novo node pool.
- CLUSTER_NAME: o nome do seu cluster.
- LOCATION: a região ou a zona do seu cluster.
- MACHINE_TYPE: um tipo de máquina compatível. Para os SSDs locais, certifique-se de que escolhe um tipo de máquina que inclui SSDs locais, por exemplo, n1-standard-1.
Nota: para SSDs locais em tipos de máquinas de primeira e segunda geração, transmita a flag --ephemeral-storage-local-ssd.
Para atualizar um node pool existente para ativar a troca de memória de nós, execute o seguinte comando:
```
gcloud beta container node-pools update NODEPOOL_NAME \
    --cluster=CLUSTER_NAME \
    --location=LOCATION \
    --system-config-from-file=system-config.yaml
```
Substitua o seguinte:
- NODEPOOL_NAME: o nome do seu node pool.
- CLUSTER_NAME: o nome do seu cluster.
- LOCATION: a região ou a zona do seu cluster.

Valide a configuração

Para verificar se a troca de memória do nó está ativada, conclua os seguintes passos:

Verifique se o system-config.yaml é aplicado com as definições de swapConfig executando o seguinte comando:

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

Verifique se a configuração do kubelet existe no nó executando o seguinte comando:

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

Monitorize a utilização da troca de memória

Pode monitorizar a memória dos nós com o Cloud Monitoring ou o kubectl.

Monitorização

As seguintes métricas do sistema estão disponíveis por predefinição para observar a utilização da troca:

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

O GKE também fornece métricas de utilização de troca ao nível do contentor através do cAdvisor. Para usar estas métricas, ative o cAdvisor no cluster:

prometheus.googleapis.com/container_memory_swap/gauge

kubectl

Monitorize a utilização da troca com comandos kubectl concluindo os seguintes passos:

Verifique a condição SwapDetected no objeto do nó executando o seguinte comando:

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

O resultado é semelhante ao seguinte:

{
  "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"
}

Verifique a capacidade de troca executando o seguinte comando:
```
kubectl get node NODE_NAME -o jsonpath='{.status.nodeInfo.swap}'
```
O resultado é semelhante ao seguinte:
```
{"capacity":53687087104}
```

Desative a troca de memória de nós

Para desativar a troca de memória do nó, atualize o ficheiro system-config.yaml concluindo os seguintes passos:

Atualize o ficheiro system-config.yaml para definir swapConfig.enabled como false:
```
linuxConfig:
  swapConfig:
    enabled: false
```

Atualize o node pool com a nova configuração:

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

O que se segue?

Saiba mais sobre a personalização da configuração do sistema de nós.
Saiba mais sobre as opções de armazenamento do GKE.