修复k8s内存泄露问题

问题描述

当 k8s 集群运行日久以后，有的 node 无法再新建 pod，并且出现如下错误，当重启服务器之后，才可以恢复正常使用。查看 pod 状态的时候会出现以下报错。
```
applying cgroup … caused: mkdir …no space left on device
```

或者在 describe pod 的时候出现 cannot allocate memory。

这时候你的 k8s 集群可能就存在内存泄露的问题了，当创建的 pod 越多的时候内存会泄露的越多，越快。

具体查看是否存在内存泄露

$ cat /sys/fs/cgroup/memory/kubepods/memory.kmem.slabinfo

当出现 cat: /sys/fs/cgroup/memory/kubepods/memory.kmem.slabinfo: Input/output error 则说明不存在内存泄露的情况如果存在内存泄露会出现

slabinfo - version: 2.1
# name            <active_objs> <num_objs> <objsize> <objperslab> <pagesperslab> : tunables <limit> <batchcount> <sharedfactor> : slabdata <active_slabs> <num_slabs> <sharedavail>

解决方案

解决方法思路：关闭 runc 和 kubelet 的 kmem，因为升级内核的方案改动较大，此处不采用。
kmem 导致内存泄露的原因：

内核对于每个 cgroup 子系统的的条目数是有限制的，限制的大小定义在 kernel/cgroup.c #L139，当正常在 cgroup 创建一个 group 的目录时，条目数就加 1。我们遇到的情况就是因为开启了 kmem accounting 功能，虽然 cgroup 的目录删除了，但是条目没有回收。这样后面就无法创建 65535 个 cgroup 了。也就是说，在当前内核版本下，开启了 kmem accounting 功能，会导致 memory cgroup 的条目泄漏无法回收。

2.1 编译 runc

配置 go 语言环境

$ wget https://dl.google.com/go/go1.12.9.linux-amd64.tar.gz
$ tar xf go1.12.9.linux-amd64.tar.gz -C /usr/local/

# 写入bashrc
$ vim ~/.bashrc
$ export GOPATH="/data/Documents"
$ export GOROOT="/usr/local/go"
$ export PATH="$GOROOT/bin:$GOPATH/bin:$PATH"
$ export GO111MODULE=off

# 验证
$ source ~/.bashrc
$ go env

下载 runc 源码

$ mkdir -p /data/Documents/src/github.com/opencontainers/
$ cd /data/Documents/src/github.com/opencontainers/
$ git clone https://github.com/opencontainers/runc
$ cd runc/
$ git checkout v1.0.0-rc9  # 切到v1.0.0-rc9 tag

编译

# 安装编译组件
$ sudo yum install libseccomp-devel
$ make BUILDTAGS='seccomp nokmem'
# 编译完成之后会在当前目录下看到一个runc的可执行文件,等kubelet编译完成之后会将其替换

2.2 编译 kubelet

下载 kubernetes 源码

$ mkdir -p /root/k8s/
$ cd /root/k8s/
$ git clone https://github.com/kubernetes/kubernetes
$ cd kubernetes/
$ git checkout v1.15.3

制作编译环境的镜像(Dockerfile 如下)

FROM centos:centos7.3.1611

ENV GOROOT /usr/local/go
ENV GOPATH /usr/local/gopath
ENV PATH /usr/local/go/bin:$PATH

RUN yum install rpm-build which where rsync gcc gcc-c++ automake autoconf libtool make -y \
    && curl -L https://studygolang.com/dl/golang/go1.12.9.linux-amd64.tar.gz | tar zxvf - -C /usr/local

在制作好的 go 环境镜像中来进行编译 kubelet

$ docker run  -it --rm   -v /root/k8s/kubernetes:/usr/local/gopath/src/k8s.io/kubernetes   build-k8s:centos-7.3-go-1.12.9-k8s-1.15.3   bash
$ cd /usr/local/gopath/src/k8s.io/kubernetes
#编译
$ GO111MODULE=off KUBE_GIT_TREE_STATE=clean KUBE_GIT_VERSION=v1.15.3 make kubelet GOFLAGS="-tags=nokmem"

替换原有的 runc 和 kubelet

将原有 runc 和 kubelet 备份

$ mv /usr/bin/kubelet /home/kubelet
$ mv /usr/bin/docker-runc /home/docker-runc

停止 docker 和 kubelet

$ systemctl stop docker
$ systemctl stop kubelet

将编译好的 runc 和 kubelet 进行替换

$ cp kubelet /usr/bin/kubelet
$ cp kubelet /usr/local/bin/kubelet
$ cp runc /usr/bin/docker-runc

检查 kmem 是否关闭前需要将此节点的 pod 杀掉重启或者重启服务器,当结果为 0 时成功
```
$ cat /sys/fs/cgroup/memory/kubepods/burstable/memory.kmem.usage_in_bytes
```

检查是否还存在内存泄露的情况

$ cat /sys/fs/cgroup/memory/kubepods/memory.kmem.slabinfo