6 defekte interesante sistemike gjatë përdorimit të Kubernetes [dhe zgjidhjet e tyre]

Gjatë viteve të përdorimit të Kubernetes në produksion, kemi akumuluar shumë histori interesante, se si defektet në komponentët e ndryshëm sistemor e kanë çuar në pasoja të pakëndshme dhe/ose të paqartë që ndikojnë në funksionimin e konteinerëve dhe pod-ëve. Në këtë artikull, ne kemi bërë një përzgjedhje të disa prej atyre më të shpeshta ose interesante. Edhe nëse nuk do t'ju ndodhin ndonjëherë situata të tilla, është gjithmonë argëtuese të lexoni për këto detektivë të shkurtër — veçanërisht, «nga burime të drejtpërdrejta» — apo jo?

Historia 1. Supercronic dhe Docker që ngec

Në një nga klasterët tanë, herë pas here merrnim një Docker që ishte "ngrirë", gjë që pengonte funksionimin normal të klasterit. Në logjet e Docker vihej re kjo

level=error msg="containerd: start init process" error="exit status 2: "runtime/cgo: pthread_create failed: No space left on device
SIGABRT: abort
PC=0x7f31b811a428 m=0

goroutine 0 [idle]:

goroutine 1 [running]:
runtime.systemstack_switch() /usr/local/go/src/runtime/asm_amd64.s:252 fp=0xc420026768 sp=0xc420026760
runtime.main() /usr/local/go/src/runtime/proc.go:127 +0x6c fp=0xc4200267c0 sp=0xc420026768
runtime.goexit() /usr/local/go/src/runtime/asm_amd64.s:2086 +0x1 fp=0xc4200267c8 sp=0xc4200267c0

goroutine 17 [syscall, locked to thread]:
runtime.goexit() /usr/local/go/src/runtime/asm_amd64.s:2086 +0x1

…

Në këtë gabim, më së shumti na intereson mesazhi: pthread_create failed: No space left on device. Një shqyrtim i shpejtë dokumentacion nuk shpjegoi se Docker nuk është në gjendje të krijojë një proces, për shkak të të cilit ndonjëherë "ngrin".

Në monitorim, pamja që i përshtatet është kjo:

Një situatë e ngjashme vërehet edhe në nyje të tjera:

Në këto nyje shohim:

root@kube-node-1 ~ # ps auxfww | grep curl -c
19782
root@kube-node-1 ~ # ps auxfww | grep curl | head
root     16688  0.0  0.0      0     0 ?        Z    Feb06   0:00      |       _ [curl] 
root     17398  0.0  0.0      0     0 ?        Z    Feb06   0:00      |       _ [curl] 
root     16852  0.0  0.0      0     0 ?        Z    Feb06   0:00      |       _ [curl] 
root      9473  0.0  0.0      0     0 ?        Z    Feb06   0:00      |       _ [curl] 
root      4664  0.0  0.0      0     0 ?        Z    Feb06   0:00      |       _ [curl] 
root     30571  0.0  0.0      0     0 ?        Z    Feb06   0:00      |       _ [curl] 
root     24113  0.0  0.0      0     0 ?        Z    Feb06   0:00      |       _ [curl] 
root     16475  0.0  0.0      0     0 ?        Z    Feb06   0:00      |       _ [curl] 
root      7176  0.0  0.0      0     0 ?        Z    Feb06   0:00      |       _ [curl] 
root      1090  0.0  0.0      0     0 ?        Z    Feb06   0:00      |       _ [curl]

Doli se, një shpjegim për këtë sjellje është puna e pod-it me supercronic (një utilitar në Go, që ne e përdorim për të ekzekutuar detyra cron në pod-e):

 _ docker-containerd-shim 833b60bb9ff4c669bb413b898a5fd142a57a21695e5dc42684235df907825567 /var/run/docker/libcontainerd/833b60bb9ff4c669bb413b898a5fd142a57a21695e5dc42684235df907825567 docker-runc
|   _ /usr/local/bin/supercronic -json /crontabs/cron
|       _ /usr/bin/newrelic-daemon --agent --pidfile /var/run/newrelic-daemon.pid --logfile /dev/stderr --port /run/newrelic.sock --tls --define utilization.detect_aws=true --define utilization.detect_azure=true --define utilization.detect_gcp=true --define utilization.detect_pcf=true --define utilization.detect_docker=true
|       |   _ /usr/bin/newrelic-daemon --agent --pidfile /var/run/newrelic-daemon.pid --logfile /dev/stderr --port /run/newrelic.sock --tls --define utilization.detect_aws=true --define utilization.detect_azure=true --define utilization.detect_gcp=true --define utilization.detect_pcf=true --define utilization.detect_docker=true -no-pidfile
|       _ [newrelic-daemon] 
|       _ [curl] 
|       _ [curl] 
|       _ [curl] 
…

Problemi është si në vijim: kur detyra fillohet në supercronic, procesi që ai krijon, nuk mund të përfundojë siç duhet, duke u shndërruar në zombi.

Shënim: Nëse dëshirojmë të jemi më të saktë, proceset krijohen nga detyrat cron, megjithatë supercronic nuk është një sistem init dhe nuk mund "adoptojnë" proceset që krijojnë fëmijët e tij. Kur ndodhin sinjalet SIGHUP ose SIGTERM, ato nuk dërgohen në proceset e krijuara, rezultati është që proceset fëmijë nuk përfundojnë, duke mbetur në statusin e zombive. Për më shumë rreth kësaj mund të lexoni, për shembull, në një artikull të tillë.

Ka disa mënyra për të zgjidhur problemet:

1. Si një zgjidhje të përkohshme — rritni numrin e PID-ve në sistem për një moment të vetëm:

          /proc/sys/kernel/pid_max (since Linux 2.5.34)
                 This file specifies the value at which PIDs wrap around (i.e., the value in this file is one greater than the maximum PID).  PIDs greater than this  value  are  not  allo‐
                 cated;  thus, the value in this file also acts as a system-wide limit on the total number of processes and threads.  The default value for this file, 32768, results in the
                 same range of PIDs as on earlier kernels

2. Apo bëni që detyrat në supercronic të ekzekutohen jo direkt, por me ndihmën e të njëjtit tini, i cili është në gjendje të përfundojë proceset siç duhet dhe të mos krijojë zombit.

Historia 2. "Zombit" gjatë fshirjes së cgroup

Kubelet filloi të konsumonte një sasi të madhe CPU:

Kjo nuk do t’i pëlqente askujt, prandaj u armatosëm perf dhe filluam të merremi me problemin. Përfundimet e hetimit rezultuan si në vijim:

• Kubelet shpenzon më shumë se një e treta e kohës së procesorit në nxjerrjen e të dhënave të memories nga të gjitha cgroup-et:

  

• Në listën e dërguar nga zhvilluesit e bërthamës mund të gjeni diskutimin e problemit. Nëse tërheqim përmbledhjen, thelbi është se skedarët e ndryshëm tmpfs dhe gjëra të tjera të ngjashme nuk fshihen plotësisht nga sistemi kur fshihen cgroup — mbeten të ashtuquajturat memcg zombit. Në fund të fundit, ato do të fshihen nga shija e faqes, megjithatë memoria në server ka shumë dhe bërthama nuk sheh asnjë arsye për të humbur kohë në fshirjen e tyre. Prandaj ata vazhdojnë të akumulohen. Pse ndodh kjo? Ky është një server me detyra cron, i cili vazhdimisht krijon punë të reja, dhe me to — pod të rinj. Në këtë mënyrë, për kontejnerët krijohen cgroup të reja, të cilat më vonë fshihen.
• Pse cAdvisor në kubelet po shpenzon kaq shumë kohë? Është e lehtë të shihet duke ekzekutuar thjesht time cat /sys/fs/cgroup/memory/memory.stat. Nëse në një makinë të shëndoshë operacioni zgjat 0.01 sekonda, në makinë problematike cron02 zgjat 1.2 sekonda. E gjithë kjo vjen nga fakti se cAdvisor po lexon të dhënat nga sysfs shumë ngadalë, duke përpjekur të llogarisë memorjen e shfrytëzuar dhe në cgroups të vdekur.
• Për të hequr me forcë zombit, ne provuam të pastruar cache, siç rekomandohet në LKML: sync; echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches, — por bërthama ishte më e komplikuar dhe e ngriu makinën.

Çfarë duhet bërë? Problemi zgjidhet (komit, për më shumë informacion shihni në mesazhin e lançimit) duke përditësuar bërthamën Linux në versionin 4.16.

Historiku 3. Systemd dhe montimi i tij

Përsëri kubelet po konsumon shumë burime në disa nyje, por tani — tashmë është memoria:

Doli që kishte një problem me systemd, e përdorur në Ubuntu 16.04, e cila ndodh kur menaxhohen montimet që krijohen për të lidhur subPath nga ConfigMap ose sekretet. Pas përfundimit të punës së pod-it shërbimi systemd dhe montimi i tij mbetet në sistem. Me kalimin e kohës grumbullohen një sasi e madhe. Në këtë temë ka edhe çështje:

1. kops #5916;
2. kubernetes #57345.

… në të fundit përmendet një PR në systemd: #7811 (çështja në systemd — #7798).

Problemi nuk ekziston më në Ubuntu 18.04, por nëse dëshironi të vazhdoni të përdorni Ubuntu 16.04, mund t'ju nevojitet workaround-i ynë për këtë temë.

Pra, ne krijuam DaemonSet-in e mëposhtëm:

---
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: DaemonSet
metadata:
  labels:
    app: systemd-slices-cleaner
  name: systemd-slices-cleaner
  namespace: kube-system
spec:
  updateStrategy:
    type: RollingUpdate
  selector:
    matchLabels:
      app: systemd-slices-cleaner
  template:
    metadata:
      labels:
        app: systemd-slices-cleaner
    spec:
      containers:
      - command:
        - /usr/local/bin/supercronic
        - -json
        - /app/crontab
        Image: private-registry.org/systemd-slices-cleaner/systemd-slices-cleaner:v0.1.0
        imagePullPolicy: Always
        name: systemd-slices-cleaner
        resources: {}
        securityContext:
          privileged: true
        volumeMounts:
        - name: systemd
          mountPath: /run/systemd/private
        - name: docker
          mountPath: /run/docker.sock
        - name: systemd-etc
          mountPath: /etc/systemd
        - name: systemd-run
          mountPath: /run/systemd/system/
        - name: lsb-release
          mountPath: /etc/lsb-release-host
      imagePullSecrets:
      - name: antiopa-registry
      priorityClassName: cluster-low
      tolerations:
      - operator: Exists
      volumes:
      - name: systemd
        hostPath:
          path: /run/systemd/private
      - name: docker
        hostPath:
          path: /run/docker.sock
      - name: systemd-etc
        hostPath:
          path: /etc/systemd
      - name: systemd-run
        hostPath:
          path: /run/systemd/system/
      - name: lsb-release
        hostPath:
          path: /etc/lsb-release

… dhe në të përdoret skenari i tillë:

#!/bin/bash

# we will work only on xenial
hostrelease="/etc/lsb-release-host"
test -f ${hostrelease} && grep xenial ${hostrelease} > /dev/null || exit 0

# sleeping max 30 minutes to dispense load on kube-nodes
sleep $((RANDOM % 1800))

stoppedCount=0
# counting actual subpath units in systemd
countBefore=$(systemctl list-units | grep subpath | grep "run-" | wc -l)
# let's go check each unit
for unit in $(systemctl list-units | grep subpath | grep "run-" | awk '{print $1}'); do
  # finding description file for unit (to find out docker container, who born this unit)
  DropFile=$(systemctl status ${unit} | grep Drop | awk -F': ' '{print $2}')
  # reading uuid for docker container from description file
  DockerContainerId=$(cat ${DropFile}/50-Description.conf | awk '{print $5}' | cut -d/ -f6)
  # checking container status (running or not)
  checkFlag=$(docker ps | grep -c ${DockerContainerId})
  # if container not running, we will stop unit
  if [[ ${checkFlag} -eq 0 ]]; then
    echo "Stopping unit ${unit}"
    # stoping unit in action
    systemctl stop $unit
    # just counter for logs
    ((stoppedCount++))
    # logging current progress
    echo "Stopped ${stoppedCount} systemd units out of ${countBefore}"
  fi
done

… dhe ai ekzekutohet çdo 5 minuta me ndihmën e supercronic-it të përmendur më parë. Dockerfile-i i tij duket kështu:

FROM ubuntu:16.04
COPY rootfs /
WORKDIR /app
RUN apt-get update && 
    apt-get upgrade -y && 
    apt-get install -y gnupg curl apt-transport-https software-properties-common wget
RUN add-apt-repository "deb [arch=amd64] https://download.docker.com/linux/ubuntu xenial stable" && 
    curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | apt-key add - && 
    apt-get update && 
    apt-get install -y docker-ce=17.03.0*
RUN wget https://github.com/aptible/supercronic/releases/download/v0.1.6/supercronic-linux-amd64 -O 
    /usr/local/bin/supercronic && chmod +x /usr/local/bin/supercronic
ENTRYPOINT ["/bin/bash", "-c", "/usr/local/bin/supercronic -json /app/crontab"]

Historiku 4. Konkurrenca gjatë planifikimit të podëve

Ishte vënë re se: nëse për një nyje vendoset një pod dhe imazhi i tij shkarkohet shumë ngadalë, atëherë një pod tjetër, i cili "ka rënë" në atë nyje, thjesht nuk fillon të shkarkojë imazhin e pod-it të ri.. Në vend të kësaj, ai pret derisa të shkarkohet imazhi i pod-it të mëparshëm. Si rezultat, pod-i që ishte planifikuar tashmë dhe imazhi i tij mund të ishte shkarkuar për vetëm një minutë, do të mbetet për një kohë të gjatë në statusin containerCreating.

Në ngjarjet do të jetë diçka e tillë:

Normal  Pulling    8m    kubelet, ip-10-241-44-128.ap-northeast-1.compute.internal  duke tërhequr imazhin "registry.example.com/infra/openvpn/openvpn:master"

Kështu, një imazh i vetëm nga një registri i ngadaltë mund të bllokojë deploimin në nyje.

Fatkeqësisht, ka pak zgjidhje:

1. Përpiquni të përdorni Docker Registry-n tuaj direkt në klasër ose menjëherë me klastrin (për shembull, GitLab Registry, Nexus, etj.);
2. Përdorni mjete të tilla si kraken.

Historiku 5. Ngërç i nyjeve gjatë mungesës së memories

Gjatë përdorimit të aplikacioneve të ndryshme, kemi hasur gjithashtu një situatë ku nyja plotësisht ndalon së qeni e aksesueshme: nuk përgjigjet SSH, të gjitha demonët e monitorimit bien, dhe në log-et më vonë nuk ka asgjë (ose pothuajse asgjë) të pazakontë.

Do ta tregoja në imazhe në shembujin e një nyje ku funksiononte MongoDB.

Kjo është si duket atop deri në katastrofë:

Kështu që — pas katastrofë:

Në monitorim gjithashtu vërehet një rritje e papritur, në të cilën nyja ndalon së qeni e aksesueshme:

Kështu, nga skrinshot-et duket se:

1. Memoria e punës në makinë është afër fundit;
2. Vërehet një rritje e papritur e përdorimit të memories së punës, pas së cilës papritur ndalon aksesin në të gjithë makinën;
3. Një detyrë e madhe është dërguar në Mongo, e cila e detyron procesin e DBMS të përdorë më shumë memorie dhe të lexojë me intensitet nga disku.

Duket se nëse në Linux përfundojnë memoriet e lira (ndodh presioni i memories) dhe nuk ka swap, atëherë deri në një ekuilibër mund të ndodhë mes hedhjes së faqeve në cache-n e faqeve dhe rikthimit të tyre në disk. Këtë e bën kswapd, i cili me guxim çliron sa më shumë faqe të memories për shpërndarje të mëtejshme.

Fatkeqësisht, nën një ngarkesë të madhe të hyrjes/daljes në kombim me një numër të vogël memorjesh të lira, kswapd bëhet një ngushticë e sistemit të gjithë, sepse në të lidhen të gjitha caktimet (page faults) e faqeve të memories në sistem. Kjo mund të vazhdojë për një kohë të gjatë, nëse proceset nuk duan të përdorin më shumë memorie, por ngjiten në pragun e OOM-killer.

Për të është një pyetje e natyrshme: pse OOM killer vjen kaq vonë? Në iteracionin e tij aktual, OOM killer është jashtëzakonisht i pafytyrë: ai do të ndalojë një proces vetëm kur dështojë përpjekja për të caktuar një faqe memorie, domethënë, nëse dështimi i faqeve ndodh me gabim. Kjo nuk ndodh për një kohë të gjatë, sepse kswapd guximshëm çliron faqet e memories, duke hequr cache-n e faqeve (të gjitha hyrjet dalëse në sistem, në thelb) prapa në disk. Më shumë detaje, me përshkrimin e hapave të nevojshëm për të zgjidhur probleme të tilla në kernel, mund të lexoni këtu.

Ky sjellje duhet të përmirësohet me kernelin Linux 4.6+.

Historia 6. Pod’ët ngecin në gjendjen Pending

Në disa klasterë, ku funksionojnë shumë pod’ë, kemi filluar të vërejmë se shumica e tyre qëndrojnë për një kohë të gjatë në gjendjen Pending, megjithëse konteinerët Docker janë tashmë të nisur në nodo dhe mund të punosh manualisht me ta.

Në këtë rast, describe nuk ka asgjë të keqe:

  Lloji    Arsyetimi                  Mosha                Gjatë                     Mesazhi
  ----    ------                  ----               ----                     -------
  Normale  E programuar               1m                 planifikuesi-default        Rreth përzgjidhjes së suksesshme të sphinx-0 në ss-dev-kub07
  Normale  Bashkimi i Sukesit të Volume  1m                 kontrolli të bashkëveprimit    Bashkimi i Volume.Suksesi për volume "pvc-6aaad34f-ad10-11e8-a44c-52540035a73b"
  Normale  Vendosja e Sukesit të Volume   1m                 kubelet, ss-dev-kub07    Vendosja e Volume.Suksesi për volume "sphinx-config"
  Normale  Vendosja e Sukesit të Volume   1m                 kubelet, ss-dev-kub07    Vendosja e Volume.Suksesi për volume "default-token-fzcsf"
  Normale  Vendosja e Sukesit të Volume   49s (x2 për 51s)  kubelet, ss-dev-kub07    Vendosja e Volume.Suksesi për volume "pvc-6aaad34f-ad10-11e8-a44c-52540035a73b"
  Normale  Tërhequr                  43s                kubelet, ss-dev-kub07    Imazhi i konteinerit "registry.example.com/infra/sphinx-exporter/sphinx-indexer:v1" tashmë është i pranishëm në makinë
  Normale  Krijuar                 43s                kubelet, ss-dev-kub07    Krijuar konteineri
  Normale  Nisi                  43s                kubelet, ss-dev-kub07    Nisi konteineri
  Normale  Tërhequr                  43s                kubelet, ss-dev-kub07    Imazhi i konteinerit "registry.example.com/infra/sphinx/sphinx:v1" tashmë është i pranishëm në makinë
  Normale  Krijuar                 42s                kubelet, ss-dev-kub07    Krijuar konteineri
  Normale  Nisi                 42s                kubelet, ss-dev-kub07    Nisi konteineri

Pas një hetimi, ne bëmë supozimin se kubelet thjesht nuk arrin të dërgojë API-serverit të gjitha informacionet mbi gjendjen e pod’ëve, liveness/readiness probes.

Dhe pas studimit të ndihmës, gjetëm parametrat e mëposhtëm:

--kube-api-qps - QPS që të përdorim gjatë bisedës me kubernetes apiserver (default 5)
--kube-api-burst  - Burst që të përdorim gjatë bisedës me kubernetes apiserver (default 10) 
--event-qps - Nëse > 0, kufizo krijimet e ngjarjeve për sekondë në këtë vlerë. Nëse 0, e pakufizuar. (default 5)
--event-burst - Madhësia maksimale e rekordëve të ngjarjeve, lejon përkohësisht rekordët e ngjarjeve të kalojnë në këtë numër, ndërsa ende nuk tejkalojnë event-qps. Përdoret vetëm nëse --event-qps > 0 (default 10) 
--registry-qps - Nëse > 0, kufizo tërheqjet nga registri QPS në këtë vlerë.
--registry-burst - Madhësia maksimale e tërheqjeve të furishme, përkohësisht lejon tërheqjet të kalojnë në këtë numër, ndërsa ende nuk tejkalojnë registry-qps. Përdoret vetëm nëse --registry-qps > 0 (default 10)

Siç shihet, vlerat e parazgjedhura janë mjaft të vogla, dhe në 90 % ato mbulojnë të gjitha nevojat… Megjithatë, në rastin tonë, kjo rezultoi të ishte e pamjaftueshme. Prandaj, ne vendosëm këto vlera:

--event-qps=30 --event-burst=40 --kube-api-burst=40 --kube-api-qps=30 --registry-qps=30 --registry-burst=40

… dhe rrestartuam kubeletët, pas së cilës në grafikat e qasjes në API-server, pamë këtë situatë:

… dhe po, gjithçka filloi të fluturojë!

P.S.

Për ndihmën në grumbullimin e defekteve dhe përgatitjen e artikullit, shpreh mirënjohjen time të madhe ndaj inxhinierëve të shumtë të kompanisë sonë, veçanërisht ndaj kolegut tonë nga ekipi ynë R&D, Andrei Klimentiev (zuzzas).

P.P.S.

Lexoni gjithashtu në blogun tonë:

• «Plugin kubectl-debug për debug në pod'ët Kubernetes».
• Cikli i këshillave dhe trukëve të Kubernetes:
  • «Përkthimi i burimeve në klaster të menaxhuara me Helm 2»;
  • «Për ndarjen e nodo dhe mbi ngarkesat e aplikacioneve në web»;
  • «Qasja në platformat dev»;
  • «Duke përshpejtuar bootstrap e bazave të dhënash të mëdha».

Burimi: habr.com