Ograničenja upotrebe resursa pomoću Kubernetes-a: Rešavanje ograničenja kapaciteta CPU i memorije primenom mača sa dve oštrice

Ukoliko ste ikada radili na razvoju ili održavanju aplikacija, može se reći da ste upoznati sa tim u kojoj je meri Kubernetes te važne procese promenio nabolje. Jedna od prvih stvari koja nam pada na pamet je sposobnost nametanja ograničenja upotrebe resursa, naročito kada su u pitanju procesor i memorija. Ova ograničenja mogu zaštititi vaš klaster od preopterećenja dostupnih resursa, ali ukoliko se ne koriste pametno, potencijalno mogu dovesti do ozbiljnih problema sa performansama sistema. Otkrivanje pravih postavki je veoma važno za preduzeća koja koriste Kubernetes.

Funkcija ograničenja memorije i procesora

Developeri mogu dostaviti zahteve i ograničenja kao dve primarne kategorije specifikacije resursa za kontejnere koje koristi Kubernetes.

Minimum minimuma resursa koje Kubernetes stavlja na raspolaganje za kontejner se naziva zahtev. Maksimalna potrošnja resursa od strane kontejnera je ograničena. Takve konfiguracije pomažu u garantovanju ravnomerne raspodele resursa između svih dostupnih aplikacija. Sa druge strane, loše definisana ograničenja mogu negativno uticati na performanse aplikacije.

Definisanje preniske granice – kakve su posledice?

Ukoliko previše konzervativno definišete ograničenje resursa, morate biti svesni potencijalnih rizika u vezi sa odzivom i stabilnošću vaše aplikacije. Hajde da pogledamo one najozbiljnije probleme:

Kočenje aplikacije

Preniska ograničenja vezana za procesorske resurse mogu smanjiti procesorski kapacitet aplikacije, što dovodi do kočenja.  Dalje, program nije u stanju da brzo obradi zahteve, povećava se latencija i produžavaju se vremena odziva. U najtežim situacijama, to može dovesti do blokiranja ili padanja aplikacije.

Ograničenja memorije

Prestroga ograničenja memorije mogu dovesti do pojave out-of-memory (OOM) grešaka (nema dovoljno memorije), što navodi Kubernetes da ugasi kontejnere koji premašuju dodeljenu količinu memorije. Ovakav prekid naročito može biti štetan za aplikacije koja pamte prethodna stanja (Stateful aplikacije) koje se oslanjaju na postojanost podataka. Kada se kontejner ugasi, ne samo što dolazi do zastoja servisa, već aplikacija takođe može izgubiti važne podatke iz RAM memorije (in-memory state), što dovodi do potencijalne nedoslednosti podataka ili korumpiranih podataka.

Umiranje od gladi za resursima

Strašno je kao što zvuči. Kada se više aplikacija takmiči za ograničene resurse, kritični servisi mogu ostati bez kompjuterske snage ili memorije koja im je potrebna, što dovodi do kaskadnog širenja problema sa performansama. Ovaj disbalans može dovesti do degradacije važnih procesa, što dovodi do podrivanja ukupne efikasnosti klastera i većeg rizika od nestabilnosti sistema.

Još uvek morate da ograničite resurse. Šta bi trebalo da uradite?

Uzmite u obzir sledeće preporučene procedure za rešavanje problema koje donose ograničenja upotrebe CPU i memorije:

• Obaviti sveobuhvatnu analizu: Ispitati koliko procesorskih i memorijskih resursa koristi vaša aplikacija takva kakva jeste, pre nametanja bilo kakvih ograničenja. Primeniti tehnike praćenja u cilju prikupljanja podataka za zadati vremenski period, kako biste utvrdili prosečnu potrošnju i obrasce maksimalne upotrebe resursa.

• Prepoznajte vaše radno opterećenje: Potrebe različitih aplikacija za resursima se razlikuju. Na primer, za posao koji podrazumeva puno obrade podataka može biti potrebno mnogo više procesorskih resursa nego što to zahteva manji veb-server. Prilagodite vaša ograničenja tako da zadovoljite pojedinačne potrebe svake od aplikacija.

• Obaviti ispitivanje pod opterećenjem (Load Testing): Kako biste otkrili kako vaša aplikacija reaguje pod pritiskom, obavite probno ispitivanje pod opterećenjem u okruženju u kojem će aplikacija biti korišćena. To će vam omogućiti da podesite adekvatna ograničenja resursa i da garantujete da vaša aplikacija može izaći na kraj sa predviđenim nivoima saobraćaja bez problema sa performansama.

• Često preispitujte i prilagođavajte: Ažuriranja, pikovi u korisničkom saobraćaju, ili modifikacije u dizajnu aplikacije mogu uticati na to koliko se resursa troši vremenom. Često preispitujte ograničenja koja ste definisali i prilagođavajte ih kao odgovor na izmenjene potrebe za resursima i trendove upotrebe aplikacije.

• Zahteve za resursima koristite pametno: Svojim aplikacijama možete pružiti zaštitu tako što ćete definisati ograničenja i odgovarajuće zahteve. U cilju sprečavanja preopterećenja resursa, to garantuje da će Kubernetes dodeliti neophodne resurse uz održavanje gornje granice.

Hajde da sumiramo

Iako ograničenja upotrebe procesorskih i memorijskih resursa koje omogućuje Kubernetes mogu olakšati održavanje izbalansiranog i efikasnog klastera, ta ograničenja se moraju pažljivo koristiti. Odvojite potrebno vreme za pažljivu procenu koliko resursa vaš program koristi pre uspostavljanja bilo kakvih ograničenja. Razumevanje jedinstvenih zahteva vaših aplikacija i podešavanje odgovarajućih ograničenja vam može pomoći u izbegavanju kočenja, garantovanju maksimalnih performansi i razvoju vašeg Kubernetes okruženja.