將節點設為使用磁碟空間做為虛擬記憶體

標準

預先發布版

這項產品 適用《服務專屬條款》。 正式發布前的產品是按照「原樣」提供，支援範圍可能有限。 詳情請參閱推出階段說明。

Google Kubernetes Engine (GKE) 節點記憶體交換功能可讓 GKE 節點在實體記憶體用盡時，使用磁碟空間做為虛擬記憶體。節點記憶體交換可協助提升應用程式復原能力，並避免特定工作負載發生記憶體不足 (OOM) 錯誤。

使用節點記憶體交換的時機

使用節點記憶體交換功能，為耗用大量記憶體的應用程式提供緩衝區，避免發生 OOM 錯誤，尤其是在用量突然暴增時。節點記憶體交換有助於提升工作負載的復原能力，例如在下列情境中：

• 執行記憶體模式無法預測的工作負載。
• 降低節點記憶體耗盡導致應用程式當機的風險。
• 避免為偶爾出現的尖峰用量過度佈建記憶體，進而節省成本。

節點記憶體交換的運作方式

啟用節點記憶體交換功能後，GKE 會將節點的作業系統設定為使用磁碟空間做為虛擬記憶體。這個程序可為暫時記憶體不足的應用程式提供緩衝區。

GKE 會根據容器的記憶體資源限制和節點的總記憶體，計算容器交換空間限制。

您可以在不同儲存空間類型上設定交換空間，以平衡效能和成本：

• 開機磁碟：使用節點的開機磁碟做為交換空間。
• 本機暫時 SSD：使用與 Pod 暫時儲存空間共用的本機 SSD。
• 專屬本機 SSD：專門保留一或多個本機 SSD 做為交換空間。

為保護機密資料，GKE 預設會使用暫時性金鑰加密交換空間。

需求條件和限制

節點記憶體交換空間有下列規定和限制：

• GKE 叢集必須是 1.34.1-gke.1341000 以上版本。
• 只有具有 Burstable 服務品質 (QoS) 類別的 Pod 才能使用節點記憶體交換。如要進一步瞭解 QoS 類別，請參閱 Kubernetes 說明文件中的 Pod 服務品質類別。
• 如果啟用節點記憶體交換，容器大小調整政策必須設為 RestartContainer。
• 如果將節點記憶體交換空間設定為使用開機磁碟，交換空間大小不得超過開機磁碟總容量的 50%。

如果將節點記憶體交換設定為使用本機 SSD，請務必符合下列規定：

• 機器類型必須支援本機 SSD。您無法搭配本機 SSD 使用原始區塊儲存空間。
• 節點必須佈建本機 SSD。佈建方法取決於機器系列：
  • 如果是第一代或第二代機器系列，請設定 --ephemeral-storage-local-ssd=count 標記。
  • 如果是第三代或第四代機器系列，請選擇綁定本機 SSD 的機型。
• 預設的 e2-medium 機型不支援本機 SSD，因此您必須選取其他機型。
• 如要瞭解如何建立或更新叢集，以便佈建本機 SSD，請參閱「佈建及使用本機 SSD 支援的臨時儲存空間」。

最佳做法

節點記憶體交換功能是為了應付無法預測的記憶體用量尖峰，而不是取代足夠的實體記憶體。如需工作負載最佳化指南，請參閱「大規模調整 GKE 工作負載的資源配置」。

使用節點記憶體交換時，也請考慮下列最佳做法：

• 如要隔離啟用節點記憶體交換的節點，請將 taint 套用至節點集區，例如 gke-swap=enabled:NoSchedule，並將對應的容許條件新增至要使用交換空間的工作負載。
• 適當調整節點記憶體交換空間大小。節點記憶體不足 交換空間可能無法避免 OOM 錯誤，過度使用則會降低 效能。
• 監控工作負載的節點記憶體交換使用情形。節點記憶體交換空間經常使用，可能代表記憶體壓力過大。

事前準備

開始之前，請確認您已完成下列工作：

• 啟用 Google Kubernetes Engine API。
啟用 Google Kubernetes Engine API
• 如要使用 Google Cloud CLI 執行這項工作，請安裝並初始化 gcloud CLI。如果您先前已安裝 gcloud CLI，請執行 gcloud components update 指令，取得最新版本。較舊的 gcloud CLI 版本可能不支援執行本文中的指令。
  注意：如果是現有的 gcloud CLI 安裝項目，請務必設定 compute/region 屬性。如果您主要使用區域叢集，請改為設定 compute/zone。設定預設位置後，即可避免 gcloud CLI 發生下列錯誤：One of [--zone, --region] must be supplied: Please specify location。如果叢集位置與您設定的預設位置不同，您可能需要在特定指令中指定位置。

啟用節點記憶體交換

您可以針對叢集或節點集區啟用節點記憶體交換功能。如要啟用節點記憶體交換，請建立或更新 system-config.yaml 檔案，其中包含所需的節點記憶體交換設定。以下範例會啟用節點記憶體交換功能，並採用預設設定：

linuxConfig:
  swapConfig:
    enabled: true

您還可以調整其他設定。這個範例會設定未加密的交換空間，使用暫時性本機 SSD 儲存空間的 30%：

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

如要查看可設定的選用欄位清單，請參閱 LinuxNodeConfig API 說明文件。

在叢集上啟用節點記憶體交換

如要在叢集上啟用節點記憶體交換，請完成下列任一步驟：

• 如要建立啟用節點記憶體交換的新叢集，請執行下列指令：

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

  更改下列內容：

  • CLUSTER_NAME：新叢集的名稱。
  • LOCATION：叢集所在的區域或可用區。
  注意： 如要使用第一代和第二代機器類型上的本機 SSD，請傳遞 --ephemeral-storage-local-ssd 標記。

• 如要更新現有叢集，啟用節點記憶體交換功能，請執行下列指令：

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

  更改下列內容：

  • CLUSTER_NAME：新叢集的名稱。
  • LOCATION：叢集所在的區域或可用區。

在節點集區中啟用節點記憶體交換功能

如要在節點集區上啟用節點記憶體交換功能，請完成下列任一步驟：

• 如要建立啟用節點記憶體交換的新節點集區，請執行下列指令：

  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
  

  更改下列內容：

  • NODEPOOL_NAME：新節點集區的名稱。
  • CLUSTER_NAME：叢集名稱。
  • LOCATION：叢集所在的區域或可用區。
  • MACHINE_TYPE：相容的機器類型。如果是本機 SSD，請務必選擇隨附本機 SSD 的機型，例如 n1-standard-1。
  注意： 如要使用第一代和第二代機器類型上的本機 SSD，請傳遞 --ephemeral-storage-local-ssd 標記。

• 如要更新現有節點集區，以啟用節點記憶體交換功能，請執行下列指令：

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

  更改下列內容：

  • NODEPOOL_NAME：節點集區的名稱。
  • CLUSTER_NAME：叢集名稱。
  • LOCATION：叢集所在的區域或可用區。

驗證設定

如要確認節點記憶體交換空間已啟用，請完成下列步驟：

1. 執行下列指令，確認 system-config.yaml 已套用 swapConfig 設定：

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

2. 執行下列指令，確認節點上是否有 kubelet 設定：

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

監控記憶體交換使用情形

您可以使用 Cloud Monitoring 或 kubectl 監控節點記憶體。

監控

根據預設，下列系統指標可用於觀察交換空間用量：

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

GKE 也會透過 cAdvisor 提供容器層級的交換空間用量指標。如要使用這些指標，請在叢集上啟用 cAdvisor：

• prometheus.googleapis.com/container_memory_swap/gauge

kubectl

如要使用 kubectl 指令監控交換空間用量，請完成下列步驟：

1. 執行下列指令，檢查節點物件的 SwapDetected 條件：

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

   輸出結果會與下列內容相似：

   {
     "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. 執行下列指令，檢查交換容量：

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

   輸出結果會與下列內容相似：

   {"capacity":53687087104}
   

停用節點記憶體交換

如要停用節點記憶體交換，請完成下列步驟來更新 system-config.yaml 檔案：

1. 更新 system-config.yaml 檔案，將 swapConfig.enabled 設為 false：

   linuxConfig:
     swapConfig:
       enabled: false
   

2. 使用新設定更新節點集區：

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

後續步驟

• 進一步瞭解如何自訂節點系統設定。
• 進一步瞭解 GKE 儲存空間選項。