Kubelet源码分析(四) diskSpaceManager


源码版本

kubernetes version: v1.3.0

简介

前一节介绍了Garbage Collection,涉及到的策略基本与磁盘资源有关。对于k8s集群如何高效的利用各种资源,也非常值得我们涉猎学习。管理好资源才能更好的创建服务,所以这节继续学习kubelet的diskSpaceManager。
diskSpaceManager顾名思义就是管理磁盘空间的,实际它的实现较为简单,就是给kubelet所在的节点预留磁盘空间的,当该节点磁盘空间低于该值时,将拒绝Pod的创建。

策略初始化

跟GC介绍的套路一样,先从策略入手。
相关的结构如下:
type DiskSpacePolicy struct {
// free disk space threshold for filesystem holding docker images.
DockerFreeDiskMB int
// free disk space threshold for root filesystem. Host volumes are created on root fs.
RootFreeDiskMB int
}


该结构的出厂设置在cmd/kubelet/app/server.go中的UnsecuredKubeletConfig()接口进行。
func UnsecuredKubeletConfig(s *options.KubeletServer) (*KubeletConfig, error) {
...
diskSpacePolicy := kubelet.DiskSpacePolicy{
    DockerFreeDiskMB: int(s.LowDiskSpaceThresholdMB),
    RootFreeDiskMB:   int(s.LowDiskSpaceThresholdMB),
}
...
}


赋值的KubeletServer的LowDiskSpaceThresholdMB参数的初始化在cmd/kubelet/app/options/options.go中的NewKubeletServer()接口中进行:
func NewKubeletServer() *KubeletServer {
return &KubeletServer{
    ...
    LowDiskSpaceThresholdMB:      256,
    ...
}
}


diskSpaceManager保留磁盘空间的默认值是256MB,当然这个值我们也可以手动修改,这些kubelet的手动配置都是在cmd/kubelet/app/options/options.go中的AddFlags()接口:
func (s *KubeletServer) AddFlags(fs *pflag.FlagSet) {
...
fs.Int32Var(&s.LowDiskSpaceThresholdMB, "low-diskspace-threshold-mb", s.LowDiskSpaceThresholdMB, "The absolute free disk space, in MB, to maintain. When disk space falls below this threshold, new pods would be rejected. Default: 256")
...
}


所以手动的话,需要修改kubelet命令flags中的low-diskspace-threshold-mb。

diskSpaceManager初始化

先介绍diskSpaceManager:
type diskSpaceManager interface {
// Checks the available disk space
IsRootDiskSpaceAvailable() (bool, error)
IsRuntimeDiskSpaceAvailable() (bool, error)
}


跟前一章的套路一样,该diskSpaceManager是个interface。
具体的初始化需要查看pkg/kubelet/kubelet.go中的NewMainKubelet()接口。
调用流程: main -- app.Run -- UnsecuredKubeletConfig --> RunKubelet -- CreateAndInitKubelet -- NewMainKubelet
NewMainKubelet接口如下:
func NewMainKubelet(
hostname string,
nodeName string,
...
) (*Kubelet, error) {
...
diskSpaceManager, err := newDiskSpaceManager(cadvisorInterface, diskSpacePolicy)
if err != nil {
    return nil, fmt.Errorf("failed to initialize disk manager: %v", err)
}
...
}


继续查看newDiskSpaceManager()接口,该接口传入了cadvisorInterface和diskSpacePolicy参数,比较好理解这些参数,因为磁盘管理需要使用cAdvisor来获取磁盘信息,而diskSpacePolicy就是上面介绍策略初始化的结构。
该接口在pkg/kubelet/disk_manager.go中,继续查看源码:
func newDiskSpaceManager(cadvisorInterface cadvisor.Interface, policy DiskSpacePolicy) (diskSpaceManager, error) {
// 检查策略参数是否有效
// 实际就是判断下是否 < 0
err := validatePolicy(policy)
if err != nil {
    return nil, err
}

dm := &realDiskSpaceManager{
    cadvisor:   cadvisorInterface,
    policy:     policy,
    cachedInfo: map[string]fsInfo{},
}

return dm, nil
}


该接口的返回值是diskSpaceManager,而实际返回是realDiskSpaceManager结构体。
所以所有diskSpaceManager的接口实现需要根据realDiskSpaceManager进行查看。
realDiskSpaceManager结构如下:
type realDiskSpaceManager struct {
// 用于获取磁盘相关信息
cadvisor   cadvisor.Interface
// 用于缓存文件系统信息
cachedInfo map[string]fsInfo // cache of filesystem info.
// 操作锁
lock       sync.Mutex        // protecting cachedInfo.
// 磁盘管理策略
policy     DiskSpacePolicy   // thresholds. Set at creation time.
}


查看下realDiskSpaceManager结构实现的diskSpaceManager接口:
// 查看Runtime占用的磁盘空间是否够用
func (dm *realDiskSpaceManager) IsRuntimeDiskSpaceAvailable() (bool, error) {
return dm.isSpaceAvailable("runtime", dm.policy.DockerFreeDiskMB, dm.cadvisor.ImagesFsInfo)
}
// 查看根目录的磁盘空间是否够用
func (dm *realDiskSpaceManager) IsRootDiskSpaceAvailable() (bool, error) {
return dm.isSpaceAvailable("root", dm.policy.RootFreeDiskMB, dm.cadvisor.RootFsInfo)
}


上面两个方法最终都调用了dm.isSpaceAvailable(),该接口使用了3个参数:
- 文件系统类型
- 磁盘保留空间大小,用于判断是否有效
- cAdvisor的接口,用于获取RootFS和ImagesFs使用的磁盘情况

而该接口返回的是一个Bool值,true or false。
接口如下:
func (dm *realDiskSpaceManager) isSpaceAvailable(fsType string, threshold int, f func() (cadvisorapi.FsInfo, error)) (bool, error) {
fsInfo, err := dm.getFsInfo(fsType, f)
if err != nil {
    return true, fmt.Errorf("failed to get fs info for %q: %v", fsType, err)
}
// 有效值判断
if fsInfo.Capacity == 0 {
    return true, fmt.Errorf("could not determine capacity for %q fs. Info: %+v", fsType, fsInfo)
}
if fsInfo.Available < 0 {
    return true, fmt.Errorf("wrong available space for %q: %+v", fsType, fsInfo)
}
// 判断该文件系统可用的磁盘空间是否小于最小预留空间
if fsInfo.Available < int64(threshold)*mb {
    glog.Infof("Running out of space on disk for %q: available %d MB, threshold %d MB", fsType, fsInfo.Available/mb, threshold)
    return false, nil
}
return true, nil
}


继续看dm.getFsInfo()接口:
func (dm *realDiskSpaceManager) getFsInfo(fsType string, f func() (cadvisorapi.FsInfo, error)) (fsInfo, error) {
dm.lock.Lock()
defer dm.lock.Unlock()
// 先查看缓存中的文件系统信息
// 需要比较该信息的时间有效性,为2s内
fsi := fsInfo{}
if info, ok := dm.cachedInfo[fsType]; ok {
    timeLimit := time.Now().Add(-2 * time.Second)
    if info.Timestamp.After(timeLimit) {
        fsi = info
    }
}
// 2s之外的话,需要调用cAdvisor接口重新获取磁盘信息
if fsi.Timestamp.IsZero() {
    // 该f()接口作为参数传入,不同的文件系统对应不同的接口
    // runtime: dm.cadvisor.ImagesFsInfo
    // rootfs: dm.cadvisor.RootFsInfo
    fs, err := f()
    if err != nil {
        return fsInfo{}, err
    }
    fsi.Timestamp = time.Now()
    fsi.Usage = int64(fs.Usage)
    fsi.Capacity = int64(fs.Capacity)
    fsi.Available = int64(fs.Available)
    // 更新cache
    dm.cachedInfo[fsType] = fsi
}
return fsi, nil
}


diskSpaceManager实现

上面的初始化可以看到diskSpaceManager的两个关键性接口IsRuntimeDiskSpaceAvailable()和IsRootDiskSpaceAvailable(),说简单点就是用于判断对应的磁盘空间是否还够用。
该功能具体作用的地方,一下子找不到的话,我们可以通过搜索上面两个接口来查看调用者。
其实就是pkg/kubelet/kubelet.go中的isOutOfDisk()接口:
// handleOutOfDisk detects if pods can't fit due to lack of disk space.
func (kl *Kubelet) isOutOfDisk() bool {
// Check disk space once globally and reject or accept all new pods.
withinBounds, err := kl.diskSpaceManager.IsRuntimeDiskSpaceAvailable()
// Assume enough space in case of errors.
if err != nil {
    glog.Errorf("Failed to check if disk space is available for the runtime: %v", err)
} else if !withinBounds {
    return true
}

withinBounds, err = kl.diskSpaceManager.IsRootDiskSpaceAvailable()
// Assume enough space in case of errors.
if err != nil {
    glog.Errorf("Failed to check if disk space is available on the root partition: %v", err)
} else if !withinBounds {
    return true
}
return false
}


该接口很简单,就是分别调用diskSpaceManager实现的两个接口,然后判断磁盘空间是否够用。
到这里我们可以猜想一下,最开始介绍该功能的时候已经说了是用于预留磁盘空间,以此为条件来判断Pods是否能成功创建。所以可以想到这个isOutOfDisk()肯定是作用于Pods创建的流程中,在创建之前判断是否有条件可以创建。
具体的Pod管理流程内容较多,后面新启一篇文章进行单独介绍。

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