资源度量管道

对于 Kubernetes，_指标 API_ 提供了一组基本的指标来支持自动伸缩和类似的使用场景。此 API 提供了节点和 Pod 的资源使用情况信息，包括 CPU 和内存指标。如果你在集群中部署了指标 API，Kubernetes API 客户端就可以查询这些信息，并且你可以使用 Kubernetes 的访问控制机制来管理相关权限。

HorizontalPodAutoscaler (HPA) 和 VerticalPodAutoscaler (VPA) 使用来自指标 API 的数据来调整工作负载的副本和资源，以满足客户需求。

你还可以使用 kubectl top 命令查看资源指标。

图 1 展示了资源指标管道的架构。

图 1. 资源指标管道

架构组件，从图中右到左，包括以下内容：

• cAdvisor：用于收集、聚合和暴露容器指标的守护程序，集成在 Kubelet 中。

• kubelet：用于管理容器资源的节点代理。资源指标可通过 /metrics/resource 和 /stats kubelet API 端点访问。

• 节点级别资源指标：kubelet 提供的 API，用于发现和检索通过 /metrics/resource 端点获得的每个节点的汇总统计信息。

• metrics-server：集群插件组件，用于收集并聚合从每个 kubelet 拉取的资源指标。API 服务器通过指标 API 提供给 HPA、VPA 和 kubectl top 命令使用。Metrics Server 是指标 API 的参考实现。

• 指标 API：Kubernetes API，支持访问用于工作负载自动伸缩的 CPU 和内存。要在集群中实现此功能，你需要一个提供指标 API 的 API 扩展服务器。

  注意

  cAdvisor 支持从 cgroups 读取指标，它适用于 Linux 上常见的容器运行时。如果你使用的容器运行时采用了其他资源隔离机制（例如虚拟化），那么该容器运行时必须支持 CRI 容器指标，以便指标能提供给 kubelet。

指标 API

metrics-server 实现了指标 API。此 API 允许你访问集群中节点和 Pod 的 CPU 和内存使用情况。其主要作用是向 K8s 自动伸缩组件提供资源使用指标。

以下是一个针对 minikube 节点的指标 API 请求示例，通过 jq 管道输出以方便阅读

kubectl get --raw "/apis/metrics.k8s.io/v1beta1/nodes/minikube" | jq '.'

这是使用 curl 的相同 API 调用

curl https://:8080/apis/metrics.k8s.io/v1beta1/nodes/minikube

示例响应

{
  "kind": "NodeMetrics",
  "apiVersion": "metrics.k8s.io/v1beta1",
  "metadata": {
    "name": "minikube",
    "selfLink": "/apis/metrics.k8s.io/v1beta1/nodes/minikube",
    "creationTimestamp": "2022-01-27T18:48:43Z"
  },
  "timestamp": "2022-01-27T18:48:33Z",
  "window": "30s",
  "usage": {
    "cpu": "487558164n",
    "memory": "732212Ki"
  }
}

以下是一个针对 kube-system 命名空间中包含的 kube-scheduler-minikube Pod 的指标 API 请求示例，通过 jq 管道输出以方便阅读

kubectl get --raw "/apis/metrics.k8s.io/v1beta1/namespaces/kube-system/pods/kube-scheduler-minikube" | jq '.'

这是使用 curl 的相同 API 调用

curl https://:8080/apis/metrics.k8s.io/v1beta1/namespaces/kube-system/pods/kube-scheduler-minikube

示例响应

{
  "kind": "PodMetrics",
  "apiVersion": "metrics.k8s.io/v1beta1",
  "metadata": {
    "name": "kube-scheduler-minikube",
    "namespace": "kube-system",
    "selfLink": "/apis/metrics.k8s.io/v1beta1/namespaces/kube-system/pods/kube-scheduler-minikube",
    "creationTimestamp": "2022-01-27T19:25:00Z"
  },
  "timestamp": "2022-01-27T19:24:31Z",
  "window": "30s",
  "containers": [
    {
      "name": "kube-scheduler",
      "usage": {
        "cpu": "9559630n",
        "memory": "22244Ki"
      }
    }
  ]
}

指标 API 定义在 k8s.io/metrics 仓库中。你必须启用 API 聚合层并为 metrics.k8s.io API 注册一个 APIService。

要了解更多关于指标 API 的信息，请参阅 资源指标 API 设计、metrics-server 仓库和 资源指标 API。

衡量资源使用情况

CPU

CPU 以 CPU 单位表示，测量为平均核心使用率。在 Kubernetes 中，一个 CPU 相当于云提供商的 1 个 vCPU/核心，以及裸金属 Intel 处理器上的 1 个超线程。

此值是通过对内核（在 Linux 和 Windows 内核中）提供的累积 CPU 计数器进行速率计算得出的。用于计算 CPU 的时间窗口在指标 API 的窗口字段中显示。

要了解 Kubernetes 如何分配和衡量 CPU 资源，请参阅 CPU 的含义。

内存

内存以工作集大小报告，以字节为单位，在收集指标的瞬间测量。

在理想情况下，“工作集”是指在内存压力下无法释放的正在使用的内存量。然而，工作集的计算因主机操作系统而异，并且通常大量使用启发式方法来生成估计值。

Kubernetes 容器工作集模型期望容器运行时计算与该容器相关的匿名内存。工作集指标通常也包括一些缓存（文件支持）内存，因为主机操作系统不能总是回收页面。

要了解 Kubernetes 如何分配和衡量内存资源，请参阅 内存的含义。

指标服务器

metrics-server 从 kubelet 获取资源指标，并通过指标 API 将其暴露在 Kubernetes API 服务器中，供 HPA 和 VPA 使用。你还可以使用 kubectl top 命令查看这些指标。

metrics-server 使用 Kubernetes API 来跟踪集群中的节点和 Pod。metrics-server 通过 HTTP 查询每个节点以获取指标。metrics-server 还构建了 Pod 元数据的内部视图，并维护 Pod 健康状态的缓存。该缓存的 Pod 健康信息可通过 metrics-server 提供的扩展 API 获得。

例如，对于 HPA 查询，metrics-server 需要识别哪些 Pod 符合部署中的标签选择器。

metrics-server 调用 kubelet API 从每个节点收集指标。根据 metrics-server 版本，它使用：

• v0.6.0+ 版本中的指标资源端点 /metrics/resource 或
• 旧版本中的摘要 API 端点 /stats/summary

下一步

要了解更多关于 metrics-server 的信息，请参阅 metrics-server 仓库。

你还可以查看以下内容：

• metrics-server 设计
• metrics-server 常见问题
• metrics-server 已知问题
• metrics-server 发布
• 水平 Pod 自动扩缩

要了解 kubelet 如何提供节点指标，以及如何通过 Kubernetes API 访问这些指标，请阅读 节点指标数据。