垃圾收集

Kubernetes 垃圾收集器的作用是删除某些曾经拥有属主（Owner）但现在不再拥有属主的对象。

属主和附属

某些 Kubernetes 对象是其它一些对象的属主。 例如，一个 ReplicaSet 是一组 Pod 的属主。 具有属主的对象被称为是属主的 附属 。 每个附属对象具有一个指向其所属对象的 metadata.ownerReferences 字段。

有时，Kubernetes 会自动设置 ownerReference 的值。 例如，当创建一个 ReplicaSet 时，Kubernetes 自动设置 ReplicaSet 中每个 Pod 的 ownerReference 字段值。 在 Kubernetes 1.8 版本，Kubernetes 会自动为某些对象设置 ownerReference 的值。 这些对象是由 ReplicationController、ReplicaSet、StatefulSet、DaemonSet、Deployment、 Job 和 CronJob 所创建或管理的。

你也可以通过手动设置 ownerReference 的值，来指定属主和附属之间的关系。

下面的配置文件中包含一个具有 3 个 Pod 的 ReplicaSet：

controllers/replicaset.yaml 垃圾收集 - 图1

  1. apiVersion: apps/v1
  2. kind: ReplicaSet
  3. metadata:
  4.   name: my-repset
  5. spec:
  6.   replicas: 3
  7.   selector:
  8.     matchLabels:
  9.       pod-is-for: garbage-collection-example
  10.   template:
  11.     metadata:
  12.       labels:
  13.         pod-is-for: garbage-collection-example
  14.     spec:
  15.       containers:
  16.       - name: nginx
  17.         image: nginx

如果你创建该 ReplicaSet，然后查看 Pod 的 metadata 字段，能够看到 OwnerReferences 字段：

  1. kubectl apply -f https://k8s.io/examples/controllers/replicaset.yaml
  2. kubectl get pods --output=yaml

输出显示了 Pod 的属主是名为 my-repset 的 ReplicaSet：

  1. apiVersion: v1
  2. kind: Pod
  3. metadata:
  4.   ...
  5.   ownerReferences:
  6.   - apiVersion: apps/v1
  7.     controller: true
  8.     blockOwnerDeletion: true
  9.     kind: ReplicaSet
  10.     name: my-repset
  11.     uid: d9607e19-f88f-11e6-a518-42010a800195
  12.   ...

说明：

根据设计，kubernetes 不允许跨名字空间指定属主。

名字空间范围的附属可以指定集群范围的或者名字空间范围的属主。

名字空间范围的属主必须和该附属处于相同的名字空间。 如果名字空间范围的属主和附属不在相同的名字空间，那么该属主引用就会被认为是缺失的， 并且当附属的所有属主引用都被确认不再存在之后，该附属就会被删除。

集群范围的附属只能指定集群范围的属主。 在 v1.20+ 版本，如果一个集群范围的附属指定了一个名字空间范围类型的属主， 那么该附属就会被认为是拥有一个不可解析的属主引用，并且它不能够被垃圾回收。

在 v1.20+ 版本，如果垃圾收集器检测到无效的跨名字空间的属主引用， 或者一个集群范围的附属指定了一个名字空间范围类型的属主， 那么它就会报告一个警告事件。该事件的原因是 OwnerRefInvalidNamespace， involvedObject 属性中包含无效的附属。你可以通过以下命令来获取该类型的事件：

  1. kubectl get events -A --field-selector=reason=OwnerRefInvalidNamespace

控制垃圾收集器删除附属

当你删除对象时，可以指定该对象的附属是否也自动删除。 自动删除附属的行为也称为 级联删除（Cascading Deletion） 。 Kubernetes 中有两种 级联删除 模式：后台（Background） 模式和 前台（Foreground） 模式。

如果删除对象时，不自动删除它的附属，这些附属被称作 孤立对象（Orphaned） 。

前台级联删除

在 前台级联删除 模式下，根对象首先进入 deletion in progress 状态。 在 deletion in progress 状态，会有如下的情况：

  • 对象仍然可以通过 REST API 可见。
  • 对象的 deletionTimestamp 字段被设置。
  • 对象的 metadata.finalizers 字段包含值 foregroundDeletion。

一旦对象被设置为 deletion in progress 状态，垃圾收集器会删除对象的所有附属。 垃圾收集器在删除了所有有阻塞能力的附属（对象的 ownerReference.blockOwnerDeletion=true） 之后，删除属主对象。

注意，在 foregroundDeletion 模式下，只有设置了 ownerReference.blockOwnerDeletion 值的附属才能阻止删除属主对象。 在 Kubernetes 1.7 版本增加了 准入控制器， 基于属主对象上的删除权限来控制用户设置 blockOwnerDeletion 的值为 True， 这样未经授权的附属不能够阻止属主对象的删除。

如果一个对象的 ownerReferences 字段被一个控制器（例如 Deployment 或 ReplicaSet）设置， blockOwnerDeletion 也会被自动设置，你不需要手动修改这个字段。

后台级联删除

在 后台级联删除 模式下，Kubernetes 会立即删除属主对象，之后垃圾收集器 会在后台删除其附属对象。

设置级联删除策略

通过为属主对象设置 deleteOptions.propagationPolicy 字段，可以控制级联删除策略。 可能的取值包括：Orphan、Foreground 或者 Background。

下面是一个在后台删除附属对象的示例：

  1. kubectl proxy --port=8080
  2. curl -X DELETE localhost:8080/apis/apps/v1/namespaces/default/replicasets/my-repset \
  3.   -d '{"kind":"DeleteOptions","apiVersion":"v1","propagationPolicy":"Background"}' \
  4.   -H "Content-Type: application/json"

下面是一个在前台中删除附属对象的示例：

  1. kubectl proxy --port=8080
  2. curl -X DELETE localhost:8080/apis/apps/v1/namespaces/default/replicasets/my-repset \
  3.   -d '{"kind":"DeleteOptions","apiVersion":"v1","propagationPolicy":"Foreground"}' \
  4.   -H "Content-Type: application/json"

下面是一个令附属成为孤立对象的示例：

  1. kubectl proxy --port=8080
  2. curl -X DELETE localhost:8080/apis/apps/v1/namespaces/default/replicasets/my-repset \
  3.   -d '{"kind":"DeleteOptions","apiVersion":"v1","propagationPolicy":"Orphan"}' \
  4.   -H "Content-Type: application/json"

kubectl 命令也支持级联删除。 通过设置 --cascade=foreground，可以使用 kubectl 在前台删除附属对象。 设置 --cascade=orphan，会使附属对象成为孤立附属对象。 当不指定 --cascade 或者明确地指定它的值为 background 的时候， 默认的行为是在后台删除附属对象。

下面是一个例子，使一个 ReplicaSet 的附属对象成为孤立附属：

  1. kubectl delete replicaset my-repset --cascade=orphan

Deployment 的附加说明

在 1.7 之前的版本中，当在 Deployment 中使用级联删除时，你 必须使用 propagationPolicy:Foreground 模式以便在删除所创建的 ReplicaSet 的同时，还删除其 Pod。 如果不使用这种类型的 propagationPolicy，将只删除 ReplicaSet，而 Pod 被孤立。

有关信息请参考 kubeadm/#149。

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