将节点配置为使用磁盘空间作为虚拟内存

标准

Google Kubernetes Engine (GKE) 节点内存交换功能可让 GKE 节点在物理内存耗尽时使用磁盘空间作为虚拟内存。节点内存交换有助于提高应用弹性，并防止某些工作负载出现内存不足 (OOM) 错误。

何时使用节点内存交换

使用节点内存交换可为内存密集型应用提供缓冲，以防出现 OOM 错误，尤其是在出现意外的使用高峰时。节点内存交换有助于提高工作负载的弹性，例如在以下场景中：

运行具有不可预测内存模式的工作负载。
降低因节点内存耗尽而导致应用崩溃的风险。
避免因偶尔出现高峰而过度预配内存，从而优化费用。

节点内存交换的工作原理

启用节点内存交换后，GKE 会将节点的操作系统配置为使用磁盘空间作为虚拟内存。此进程可为遇到临时内存压力的应用提供缓冲区。

GKE 会根据容器的内存资源限制和节点的总内存来计算容器交换限制。

您可以针对不同的存储类型配置交换，以平衡性能和成本：

启动磁盘：使用节点的启动磁盘作为交换空间。
临时本地 SSD：使用也与 Pod 临时存储共享的本地 SSD。
专用本地 SSD：专门为交换预留一个或多个本地 SSD。

为了保护敏感数据，GKE 默认使用临时密钥对交换空间进行加密。

要求和限制

节点内存交换有以下要求和限制：

GKE 集群必须为 1.34.1-gke.1341000 版或更高版本。
只有具有 Burstable 服务质量 (QoS) 类的 Pod 才能使用节点内存交换。如需详细了解 QoS 类，请参阅 Kubernetes 文档中的 Pod 服务质量类。
如果您启用节点内存交换，则必须将容器调整大小政策设置为 RestartContainer。
如果您将节点内存交换配置为使用启动磁盘，则交换大小不得超过启动磁盘总容量的 50%。
如果您将节点内存交换配置为使用本地 SSD，则机器类型必须支持本地 SSD。您无法将原始块存储与本地 SSD 搭配使用。

最佳做法

节点内存交换旨在为不可预测的内存峰值提供安全保障，而不是替代足够的物理内存。如需有关优化工作负载的指南，请参阅大规模调整工作负载大小。

使用节点内存交换时，您还应考虑以下最佳实践：

通过向节点池应用污点（例如 gke-swap=enabled:NoSchedule）并将相应的容忍添加到旨在利用交换空间的工作负载，来隔离启用了节点内存交换的节点。
适当调整节点内存交换空间的大小。节点内存交换空间不足可能无法防止 OOM 错误，而过度使用则会降低性能。
监控工作负载的节点内存交换使用情况。频繁使用节点内存交换空间可能表明内存压力过大。

准备工作

在开始之前，请确保您已执行以下任务：

启用 Google Kubernetes Engine API。

启用 Google Kubernetes Engine API

如果您要使用 Google Cloud CLI 执行此任务，请安装并初始化 gcloud CLI。如果您之前安装了 gcloud CLI，请运行 gcloud components update 命令以获取最新版本。较早版本的 gcloud CLI 可能不支持运行本文档中的命令。
注意：对于现有 gcloud CLI 安装，请务必设置 compute/region 属性。如果您主要使用可用区级集群，请改为设置 compute/zone。通过设置默认位置，您可以避免 gcloud CLI 中出现如下错误：One of [--zone, --region] must be supplied: Please specify location。如果集群的位置与您设置的默认位置不同，您可能需要在某些命令中指定位置。

启用节点内存交换

您可以按集群或节点池启用节点内存交换。如需启用节点内存交换，请创建或更新包含所需节点内存交换配置的 system-config.yaml 文件。以下示例使用默认设置启用节点内存交换：

linuxNodeConfig:
  swapConfig:
    enabled: true

您还可以配置其他设置。此示例将未加密的交换配置为使用临时本地 SSD 存储空间的 30%：

linuxNodeConfig:
  swapConfig:
    enabled: true
    encryptionConfig:
      disabled: true
    ephemeral_local_ssd_profile:
      swapSizePercent: 30
ephemeralStorageLocalSsdConfig:
  localSsdCount: 1

在集群上启用节点内存交换

如需在集群上启用节点内存交换，请完成以下某个步骤：

如需创建启用了节点内存交换的新集群，请运行以下命令：

gcloud beta container clusters create CLUSTER_NAME \
    --location=LOCATION \
    --cluster-version=1.34.1-gke.1341000 \
    --system-config-from-file=system-config.yaml

替换以下内容：

CLUSTER_NAME：新集群的名称。
LOCATION：集群所在的区域或可用区。

如需更新现有集群以启用节点内存交换，请运行以下命令：
```
gcloud beta container clusters update CLUSTER_NAME \
    --location=LOCATION \
    --system-config-from-file=system-config.yaml
```
替换以下内容：
- CLUSTER_NAME：新集群的名称。
- LOCATION：集群所在的区域或可用区。

在节点池上启用节点内存交换

如需在节点池上启用节点内存交换，请完成以下任一步骤：

如需创建启用了节点内存交换的新节点池，请运行以下命令：

gcloud beta container node-pools create NODEPOOL_NAME \
    --cluster=CLUSTER_NAME \
    --location=LOCATION \
    --node-version=1.34.1-gke.1293000 \
    --system-config-from-file=system-config.yaml

替换以下内容：

NODEPOOL_NAME：新节点池的名称。
CLUSTER_NAME：您的集群的名称。
LOCATION：集群所在的区域或可用区。

如需更新现有节点池以启用节点内存交换，请运行以下命令：
```
gcloud beta container node-pools update NODEPOOL_NAME \
    --cluster=CLUSTER_NAME \
    --location=LOCATION \
    --system-config-from-file=system-config.yaml
```
替换以下内容：
- NODEPOOL_NAME：节点池的名称。
- CLUSTER_NAME：您的集群的名称。
- LOCATION：集群所在的区域或可用区。

验证配置

如需验证是否已启用节点内存交换，请完成以下步骤：

运行以下命令，验证 system-config.yaml 是否已应用 swapConfig 设置：

gcloud beta container node-pools describe NODEPOOL_NAME \
    --cluster=CLUSTER_NAME \
    --location=LOCATION \
    --format='yaml(config.linuxNodeConfig.swapConfig)'

运行以下命令，验证节点上是否存在 kubelet 配置：

kubectl get --raw "/api/v1/nodes/NODE_NAME/proxy/configz" | jq .kubeletconfig.memorySwap

监控内存交换使用情况

您可以使用 Cloud Monitoring 或 kubectl 监控节点内存。

监控

默认情况下，以下系统指标可用于观察交换区使用情况：

kubernetes.io/node/memory/swap_used_bytes
kubernetes.io/container/memory/swap_used_bytes

GKE 还通过 cAdvisor 提供容器级交换区使用情况指标。如需使用这些指标，请在集群上启用 cAdvisor：

prometheus.googleapis.com/container_memory_swap/gauge

kubectl

通过完成以下步骤，使用 kubectl 命令监控交换空间使用情况：

运行以下命令，检查节点对象上的 SwapDetected 条件：

kubectl get node NODE_NAME -o jsonpath='{.status.conditions[?(@.type=="Swap")]}' | jq .

输出类似于以下内容：

{
  "lastHeartbeatTime": "2025-07-11T00:14:52Z",
  "lastTransitionTime": "2025-06-25T05:20:10Z",
  "message": "Swap is active: Total=49Gi Used=0B Free=49Gi",
  "reason": "SwapDetected",
  "status": "True",
  "type": "Swap"
}

运行以下命令，检查交换容量：

kubectl get node NODE_NAME -o jsonpath='{.status.nodeInfo.swap}'

输出类似于以下内容：

{"capacity":53687087104}

停用节点内存交换

如需停用节点内存交换，请通过完成以下步骤来更新 system-config.yaml 文件：

更新 system-config.yaml 文件以将 swapConfig.enabled 设置为 false：
```
linuxNodeConfig:
  swapConfig:
    enabled: false
```

使用新配置更新节点池：

gcloud beta container node-pools update NODEPOOL_NAME \
    --cluster=CLUSTER_NAME \
    --location=LOCATION \
    --system-config-from-file=system-config.yaml

后续步骤

详细了解如何自定义节点系统配置。
详细了解 GKE 存储选项。