管理巨页（HugePage）

Kubernetes 支持在 Pod 应用中使用预先分配的巨页。本文描述了用户如何使用巨页，以及当前的限制。

准备开始

为了使节点能够上报巨页容量，Kubernetes 节点必须预先分配巨页。

节点能够预先分配多种规格的巨页。例如，在 /etc/default/grub 中的以下这一行分配了 2*1GiB 的 1 GiB 页面和 512*2 MiB 的 2 MiB 页面。

GRUB_CMDLINE_LINUX="hugepagesz=1G hugepages=2 hugepagesz=2M hugepages=512"

节点将自动发现并报告所有巨页资源作为可调度资源。

当你描述 Node 时，你应该在 Capacity 和 Allocatable 节中看到类似以下内容：

Capacity:
  cpu:                ...
  ephemeral-storage:  ...
  hugepages-1Gi:      2Gi
  hugepages-2Mi:      1Gi
  memory:             ...
  pods:               ...
Allocatable:
  cpu:                ...
  ephemeral-storage:  ...
  hugepages-1Gi:      2Gi
  hugepages-2Mi:      1Gi
  memory:             ...
  pods:               ...

API

用户可以通过在容器级别的资源需求中使用资源名称 hugepages-<size> 来使用巨页，其中的 size 是特定节点上支持的以整数值表示的最小二进制单位。 例如，如果一个节点支持 2048KiB 和 1048576KiB 页面大小，它将公开可调度的资源 hugepages-2Mi 和 hugepages-1Gi。与 CPU 或内存不同，巨页不支持过量使用（overcommit）。 注意，在请求巨页资源时，还必须请求内存或 CPU 资源。

同一 Pod 的 spec 中可能会消耗不同尺寸的巨页。在这种情况下，它必须对所有挂载卷使用 medium: HugePages-<hugepagesize> 标识。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: huge-pages-example
spec:
  containers:
  - name: example
    image: fedora:latest
    command:
    - sleep
    - inf
    volumeMounts:
    - mountPath: /hugepages-2Mi
      name: hugepage-2mi
    - mountPath: /hugepages-1Gi
      name: hugepage-1gi
    resources:
      limits:
        hugepages-2Mi: 100Mi
        hugepages-1Gi: 2Gi
        memory: 100Mi
      requests:
        memory: 100Mi
  volumes:
  - name: hugepage-2mi
    emptyDir:
      medium: HugePages-2Mi
  - name: hugepage-1gi
    emptyDir:
      medium: HugePages-1Gi

Pod 只有在请求同一大小的巨页时才使用 medium：HugePages。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: huge-pages-example
spec:
  containers:
  - name: example
    image: fedora:latest
    command:
    - sleep
    - inf
    volumeMounts:
    - mountPath: /hugepages
      name: hugepage
    resources:
      limits:
        hugepages-2Mi: 100Mi
        memory: 100Mi
      requests:
        memory: 100Mi
  volumes:
  - name: hugepage
    emptyDir:
      medium: HugePages

• 巨页的资源请求值必须等于其限制值。该条件在指定了资源限制，而没有指定请求的情况下默认成立。
• 巨页是被隔离在 Pod 作用域的，因此每个容器在 spec 中都对 cgroup 沙盒有自己的限制。
• 巨页可用于 EmptyDir 卷，不过 EmptyDir 卷所使用的巨页数量不能够超出 Pod 请求的巨页数量。
• 通过带有 SHM_HUGETLB 的 shmget() 使用巨页的应用，必须运行在一个与 proc/sys/vm/hugetlb_shm_group 匹配的补充组下。
• 通过 ResourceQuota 资源，可以使用 hugepages-<size> 标记控制每个命名空间下的巨页使用量， 类似于使用 cpu 或 memory 来控制其他计算资源。