Kubernetes v1.34: 面向 Kubernetes 的 PSI 指标进阶至 Beta

作者：Haowei Cai (Google) |

随着 Kubernetes 集群的规模和复杂性不断增长，了解单个节点的健康状况和性能变得越来越重要。我们很高兴地宣布，自 Kubernetes v1.34 起，压力失速信息（Pressure Stall Information，PSI）指标已晋升为 Beta 版。

什么是压力失速信息（PSI）？

压力失速信息（PSI）是 Linux 内核（4.20 及更高版本）的一项功能，它提供了一种规范化的方法来量化基础设施资源的压力，即判断对某一资源的需求是否超过了当前的供应。它超越了简单的资源利用率指标，转而衡量任务因资源争用而停滞的时间。这是一种识别和诊断可能影响应用程序性能的资源瓶颈的强大方法。

PSI 为 CPU、内存和 I/O 暴露了指标，分为 some（部分）或 full（完全）压力。

some（部分）
至少一个任务因资源而停滞的时间百分比。这表明存在一定程度的资源争用。
full（完全）
所有非空闲任务同时因某资源而停滞的时间百分比。这表明存在更严重的资源瓶颈。
Diagram illustrating the difference between 'some' and 'full' PSI pressure.

PSI：“部分”压力与“完全”压力

这些指标在 10 秒、1 分钟和 5 分钟的滚动窗口内进行聚合，提供了资源压力随时间变化的全面视图。

Kubernetes 中的 PSI 指标

启用 KubeletPSI 特性门控后，kubelet 现在可以从 Linux 内核收集 PSI 指标，并通过两个渠道将其暴露出来：Summary API 和 /metrics/cadvisor Prometheus 端点。这使你能够在节点、Pod 和容器级别监控和告警资源压力。

通过 /metrics/cadvisor 可以获取以下新的 Prometheus 暴露格式的指标：

  • container_pressure_cpu_stalled_seconds_total
  • container_pressure_cpu_waiting_seconds_total
  • container_pressure_memory_stalled_seconds_total
  • container_pressure_memory_waiting_seconds_total
  • container_pressure_io_stalled_seconds_total
  • container_pressure_io_waiting_seconds_total

这些指标，连同来自 Summary API 的数据，提供了资源压力的细粒度视图，使你能够精确定位性能问题的根源并采取纠正措施。例如，你可以使用这些指标来：

  • 识别内存泄漏： 内存的 some 压力持续增加可能表明应用程序存在内存泄漏。
  • 优化资源请求和限制： 通过了解工作负载的资源压力，你可以更准确地调整其资源请求和限制。
  • 自动扩缩工作负载： 你可以使用 PSI 指标来触发自动扩缩事件，确保你的工作负载拥有实现最佳性能所需的资源。

如何启用 PSI 指标

要在你的 Kubernetes 集群中启用 PSI 指标，你需要：

  1. 确保你的节点运行 Linux 内核版本 4.20 或更高版本，并使用 cgroup v2。
  2. 在 kubelet 上启用 KubeletPSI 特性门控。

启用后，你可以开始使用与 Prometheus 兼容的监控解决方案抓取 /metrics/cadvisor 端点，或查询 Summary API 来收集和可视化新的 PSI 指标。请注意，PSI 是一个 Linux 内核特性，因此这些指标在 Windows 节点上不可用。你的集群可以包含 Linux 和 Windows 节点的混合，在 Windows 节点上，kubelet 不会暴露 PSI 指标。

接下来是什么？

我们很高兴能将 PSI 指标带给 Kubernetes 社区，并期待你的反馈。作为一个 Beta 特性，我们正在积极努力改进和扩展此功能，以期发布稳定的 GA 版本。我们鼓励你试用并与我们分享你的体验。

要了解有关 PSI 指标的更多信息，请查看官方的 Kubernetes 文档。你也可以在 #sig-node Slack 频道上参与讨论。