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    应用启动时 CPU 突增

    最后更新时间：2024-12-24 15:40:45
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      简介

      在通常情况下，应用程序在发布或重启过程中可能会出现 CPU 使用率波动增高，甚至可以消耗掉集群所有资源的现象。这主要是因为在应用程序启动时，Java虚拟机（JVM）需要重新进行类加载和对象初始化操作，导致 CPU 在整个过程中承担更多的编译任务。
      在 Kubernetes 的场景中，应用程序都是通过 Pod 中的容器部署，每个容器都可以设置 Request 和 Limit 来控制资源使用的下限和上限。如果 Limit 设置的过低，就容易导致上述应用启动缓慢，甚至因为资源不够无法启动；如果 Limit 设置得过高，那后续在应用的运行过程中，又容易使用过量资源，与其他应用形成资源竞争关系。

      功能说明

      使用方式

      设置应用的启动时间，以及 Limit 扩大的倍数，在应用启动的初始阶段增加应用使用资源的上限。

      注意事项

      业务启动时资源突增的能力依赖原生节点的内核，该功能仅支持在 原生节点 中使用。
      在使用该功能之前，需要提前安装 QoS Agent。确保 QoS Agent 组件版本在1.1.4及以上。

      功能原理

      在 Kubernetes 中，资源限制（Limit）是通过 CPU cgroup 控制模块中的 cpu.cfs_period_us 和 cpu.cfs_quota_us 两个配置来实现的。Kubernetes 会为容器的 cgroup 配置这两个信息。通过调整 Pod 所在节点的 cgroup 中 cpu.cfs_quota_us 的数值，实现临时资源突增，从而增加应用在启动阶段的资源使用上限。

      使用方式

      安装组件

      1. 登录 容器服务控制台，在左侧导航栏中选择集群。
      2. 在集群列表中，单击目标集群 ID，进入集群详情页。
      3. 选择左侧菜单栏中的组件管理，在组件管理页面单击新建。
      4. 在新建组件管理页面中勾选 QoS Agent。
      5. 单击完成即可安装组件。

      开启应用启动时资源突增能力

      1. 在组件管理页面，查看 QoS Agent 组件版本。确保 QoS Agent 组件版本在1.1.4及以上。如果版本低于此要求，请单击组件右侧的升级进行升级。
      2. 通过 kubectl 创建 PodQoS CRD 对象，将其应用到需要启动突增的工作负载上。示例代码如下：
      apiVersion: ensurance.crane.io/v1alpha1
      kind: PodQOS
      metadata:
        name: exceed
      spec:
        labelSelector:
          matchLabels:
            app: 0kusa3 # 匹配到需要启动突增的工作负载上的标签
        resourceQOS:
          cpuQOS:
            limitExceed:
              time: 5    # 应用启动多长时间需要突增 Limit。单位：mins
              value: "1.2"    # Limit 突增的倍数
      
      3. 创建工作负载。示例代码如下：
      apiVersion: apps/v1
      kind: Deployment
      metadata:
        name: nginx-deployment
        labels:
          app: 0kusa3    # 和 PodQoS 对象中的 matchLabels 要保持一致
      spec:
        replicas: 3
        selector:
          matchLabels:
            app: 0kusa3
        template:
          metadata:
            labels:
              app: 0kusa3
          spec:
            containers:
            - name: nginx
              image: nginx:1.14.2
              ports:
              - containerPort: 80
      
      4. 登录 Pod 所在节点，在节点上查看容器对应的 cfs_quota 数值。
      路径：
      /sys/fs/cgroup/cpu/kubepods/burstble/pod<id>/<containerid>/cpu.cfs_quota_us
      示例：
      /sys/fs/cgroup/cpu/kubepods/burstable/pod44ad741a-cbe6-48a2-a5b7-b6920df2fe40/645a0a88f23c2aca4b207ec2c3d83bbe760a5f2a4db812938042df5cb5054e18/cpu.cfs_quota_us
      其中：
       pod<id>：<id>来自 Pod YAML 中的 UID 字段。
      <containerid>：来自 Pod YAML 中的 containerID 字段。
      在创建 PodQoS 之前，cpu.cfs_quota_us 的值为 cpu.cfs_period_us * Limit，例如：100000 * 0.5核 = 50000。
      
      
      
      在创建 PodQoS 之后，当 Pod 重建后的前 5 分钟内，新的 cpu.cfs_quota_us 值为旧值乘以 1.2，即 Limit 被放大了。
      注意：
      Pod 重建后 Pod ID 会变化。
      
      
      
      
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