使用 Pod CPU Burst 能力--容器服务-火山引擎

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使用 Pod CPU Burst 能力

容器服务基于 Katalyst（字节跳动开源的资源管理系统）为 Pod 提供 CPU Burst 能力。

说明

【邀测·申请试用】：该功能目前处于邀测阶段，如需使用，请提交申请。

背景信息

在 Kubernetes 中，CPU Burst 是一种优化策略，用于提升延迟敏感型应用的容器性能表现。它允许容器在 CPU 空闲时积累一些 CPU 时间片，用于满足突发时的资源需求，进而提升容器性能、降低延迟指标。

CPU Burst 策略的工作原理是在容器的 CPU 使用量低于其 CPU Limit 时，积累额外的 CPU 时间片，这些时间片可以在容器需要处理突发任务时使用，例如突然增加的流量或请求。当容器需要在短时间内处理更多任务时，它可以利用这些积累的时间片来避免 CPU 限流（CPU Throttle）问题，从而减少响应时间延迟。

使用限制

该功能对节点操作系统镜像及其版本存在依赖：
- velinux 1.0：5.4.250-2-velinux1 及以上版本。
- velinux 1.0 CentOS 兼容版：5.4.250-2.1.ve1.x86_64 及以上版本。
说明
5.10 内核版本当前暂不支持。
目前仅支持为云服务器（ECS）方式部署的 Pod 开启 CPU Burst 能力。
该功能依赖 v0.5.13-vke.8 及以上版本的 katalyst 组件。

前提条件

已创建集群。详细操作，请参见创建集群。
集群中已创建或添加 ECS 类型的节点。详细操作，请参见新增节点、添加已有节点。

使用方法

步骤一：安装和配置必要组件

在 katalyst 组件中开启 CPU Burst 能力。

说明

katalyst 组件的 v0.5.13-vke.8 及以上版本目前处于邀测状态，您在申请 CPU Burst 功能邀测后，容器服务会为您一并开通组件版本的邀测。若您在申请邀测前已安装组件，请升级组件到对应的版本，并按照下文图示说明，开启 CPU Burst 能力。

登录容器服务控制台。
在左侧导航栏选择集群，单击目标集群名称。
在集群管理页面左侧导航栏选择 组件管理。
在 组件管理 页面的调度页签，找到 katalyst 组件，选择... > 安装。
在 katalyst 参数配置 页面勾选 精细化资源管理 特性开关并开启 CPU Burst 开关。
单击确认，完成组件的安装。

步骤二：为 Pod 开启 CPU Burst 能力

容器服务支持从 Pod 或集群两个层面为 Pod 开启 CPU Burst 能力：

在 Pod 层面开启 CPU Burst 能力

在 Pod 层面开启 CPU Burst 能力时，通过 Pod Annotation 方式开启。Annotation 说明如下表所示。

Annotation Key Annotation Value 示例值 说明 是否必填

Annotation Key	Annotation Value 示例值	说明	是否必填
katalyst.kubewharf.io/cpu_enhancement	'{"cpu_burst_policy":"static","cpu_burst_percent":"100"}'	Pod 的 CPU Burst 能力相关配置，参数值格式为 String[JSON]，有如下两个子参数： `"cpu_burst_policy":"static"`：针对当前 Pod 的 CPU Burst 开启策略。取值如下： static：开启，静态策略。 none：不开启。 `"cpu_burst_percent":"100"`：CPU Burst 可放大的百分比上限。取值说明如下：默认值：100 取值范围：0~100（含）的正整数。	否

katalyst.kubewharf.io/cpu_enhancement

'{"cpu_burst_policy":"static","cpu_burst_percent":"100"}'

Pod 的 CPU Burst 能力相关配置，参数值格式为 String[JSON]，有如下两个子参数：

"cpu_burst_policy":"static"：针对当前 Pod 的 CPU Burst 开启策略。取值如下：
- static：开启，静态策略。
- none：不开启。
"cpu_burst_percent":"100"：CPU Burst 可放大的百分比上限。取值说明如下：
- 默认值：100
- 取值范围：0~100（含）的正整数。

否

下文以创建无状态负载（Deployment）为例，更多工作负载相关操作，请参见工作负载。

通过 kubectl 连接集群。详细操作，请参见连接集群。

创建 Deployment 的 YAML 文件。示例文件demo-nginx.yaml代码如下：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: demo-nginx  # 无状态负载名称。
  namespace: default  # 无状态负载所在的命名空间。
spec:
  replicas: 1  # 无状态负载的副本数。
  selector:
    matchLabels:
      app: demo-nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: demo-nginx
      annotations: 
        katalyst.kubewharf.io/cpu_enhancement: '{"cpu_burst_policy":"static","cpu_burst_percent":"100"}'  # Pod 的 CPU Burst 能力配置。
    spec:
      containers:
      - name: container-1  # 容器名称。
        image: nginx:1.14.2  # 容器镜像地址和 Tag，请替换为您自己的容器镜像。若使用公网镜像，请确保您的集群能够访问公网。
        resources:
          limits:  # 容器的 CPU 或内存上限。
            cpu: "4"
          requests:  # 容器的 CPU 或内存请求。
            cpu: "2"

执行以下命令创建 Deployment。
```
kubectl apply -f demo-nginx.yaml
```

在集群层面为 Pod 开启 CPU Burst 能力

在集群层面为集群下所有 ECS 方式部署的 Pod 开启 CPU Burst 能力时，需要在 katalyst-system 命名空间中，配置名为 katalyst-config 的 AdminQoSConfiguration 对象。

说明

katalyst-system 命名空间在安装 katalyst 组件后，由系统自动生成。
AdminQoSConfiguration 是 katalyst 组件精细化资源管理的配置。

通过 kubectl 连接集群。详细操作，请参见连接集群。

创建名为 katalyst-config 的 AdminQoSConfiguration 对象，YAML 文件katalyst-config.yaml的示例代码如下：

apiVersion: config.katalyst.kubewharf.io/v1alpha1
kind: AdminQoSConfiguration
metadata:
  name: katalyst-config  # 固定值，AdminQoSConfiguration 对象名称。
  namespace: katalyst-system  # 固定值，AdminQoSConfiguration 对象所属命名空间。
  labels:
    vke.node.katalyst.deploy: "true"  # 节点池配置精细化资源管理特性相关 Label。该功能针对具有该 Label 的节点生效。
spec:
  config:
    fineGrainedResourceConfig:
      cpuBurstConfig:  # 集群级别为 Pod 配置 CPU Burst 能力。
        cpuBurstPolicy: "static"  # 开启 CPU Burst 能力的配置。
        cpuBurstPercent: 50 # CPU Burst 可放大的百分比上限。

CPU Burst 能力相关参数说明如下：

cpuBurstConfig 参数	说明
cpuBurstPolicy	针对当前 Pod 的 CPU Burst 开启策略。取值如下： static：开启，静态策略。 none：不开启。
cpuBurstPercent	CPU Burst 可放大的百分比上限：默认值：100 取值范围：0~100（含）的正整数。

cpuBurstConfig 参数

说明

cpuBurstPolicy

针对当前 Pod 的 CPU Burst 开启策略。取值如下：

static：开启，静态策略。
none：不开启。

cpuBurstPercent

CPU Burst 可放大的百分比上限：

默认值：100
取值范围：0~100（含）的正整数。

创建一个 KatalystCustomConfig (KCC) 对象。KCC 用于描述 AdminQosConfiguration 的 Group、Version、Resource（GVR）信息和托管行为。

apiVersion: config.katalyst.kubewharf.io/v1alpha1
kind: KatalystCustomConfig
metadata:
  name: katalyst-config  # 固定值，KatalystCustomConfig 对象名称。
  namespace: katalyst-system  # 固定值，KatalystCustomConfig 对象所属的命名空间。
  labels:
    vke.node.katalyst.deploy: "true"  # 固定值，节点池配置精细化资源管理特性相关 Label。
spec:
  targetType:  # 固定值，描述 AdminQosConfiguration 的 GVR 信息。
    group: config.katalyst.kubewharf.io
    resource: adminqosconfigurations
    version: v1alpha1

步骤三：验证结果

查看已开启 CPU Burst 能力的 Pod 的 UID。
```
kubectl get pod <pod_name> -o jsonpath='{.metadata.uid}'
```
其中<pod_name>替换为您实际要查看的 Pod 名称，例如 Pod 名称为my-pod，则完整命令如下：
```
kubectl get pod my-pod -o jsonpath='{.metadata.uid}'
```
查看 Pod 下容器（Container）的 ID。
```
kubectl get pod <pod_uid> -o jsonpath='{.status.containerStatuses[*].containerID}'
```
其中<pod_uid>替换为上一步获取的 Pod UID 值。
登录 Pod 所在的 ECS 节点。登录方法，请参见 ECS Terminal。
查看容器 cgroup 中cpu.cfs_burst_us文件的值。
```
cat /sys/fs/cgroup/cpu/kubepods/pod<pod-uid>/<container-id>/cpu.cfs_burst_us
```
其中<pod_uid>和<container-id>替换为上方两个步骤中已获取的值。
查看容器 cgroup 中cpu.cfs_quota_us文件的值。
```
/sys/fs/cgroup/cpu/kubepods/pod<pod-uid>/<container-id>/cpu.cfs_quota_us
```
其中<pod_uid>和<container-id>替换为上方两个步骤中已获取的值。
按如下方法，计算cpu.cfs_burst_us和cpu.cfs_quota_us的值。
若 cpu.cfs_burst_us = cpu.cfs_quota_us * 您设置的 CPU Burst 可放大的百分比上限值，则表示 Pod 的 CPU Burst 配置已正确下发。

查看容器被 CPU 限流的时间。

cat /sys/fs/cgroup/cpu/kubepods/pod<pod-uid>/<container-id>/cpu.stat

预期返回结果如下：

nr_periods 1215
nr_throttled 0
throttled_time 0 # 容器被 CPU 限流的时间。开启 CPU Burst 后，单位时间内该指标的增量会降低。
nr_bursts 401
burst_time 66399120464

最近更新时间：2024.12.05 20:04:30

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