版本：v1.4

Yurt-Coordinator 性能测试

背景

Yurt-Coordinator 是边缘节点池中一个重要的组件，它是一个由 apiserver 和使用内存存储数据的 etcd 组成的 Pod。

边缘节点池中的 node 会通过 Yurt-Coordinator 选出一个主节点，节点池依赖此主节点做云端探活；Yurt-Coordinator 也用于备份边缘节点的本地资源。

本文中，我们将对 Yurt-Coordinator 的性能进行测试，并给出一个推荐的 Yurt-Coordinator 资源配置。

测试环境

Kubernetes 版本

Major:"1", Minor:"22", GitVersion:"v1.22.0", GitCommit:"c2b5237ccd9c0f1d600d3072634ca66cefdf272f", GitTreeState:"clean", BuildDate:"2021-08-04T17:57:25Z", GoVersion:"go1.16.6", Compiler:"gc", Platform:"linux/amd64"

Node 配置

Master 节点与 worker 节点均使用运行在 VMWare Fusion 中的虚拟机。

操作系统

	Master	Node
LSB Version	:core-4.1-amd64:core-4.1-noarch	:core-4.1-amd64:core-4.1-noarch
Distributor ID	CentOS	CentOS
Description	CentOS Linux release 8.4.2105	CentOS Linux release 8.4.2105
Release	8.4.2105	8.4.2105

CPU

	Master	Node
Architecture	x86_64	x86_64
CPU op-mode (s)	32-bit, 64-bit	32-bit, 64-bit
Byte Order	Little Endian	Little Endian
CPU (s)	4	4
On-line CPU(s) list	0-3	0-3
Thread(s) per core	1	1
Core(s) per socket	1	1
Socket(s)	4	4
NUMA node(s)	1	1
Vendor ID	GenuineIntel	GenuineIntel
CPU family	6	6
Model	158	158
Model name	Intel(R) Core(TM) i7-9750H CPU @ 2.60GHz	Intel(R) Core(TM) i7-9750H CPU @ 2.60GHz
Stepping	10	10
CPU MHz	2592.000	2592.000

内存

	Master	Node
Total memory	7829472 K	7829472 K

磁盘

	Master	Node
Total Size	20GiB	20GiB

测试方法

启动 Yurt-Coordinator，观察初始时的资源占用情况。
向 Yurt-Coordinator 中写入 1000 个 Pod 和 500 个 Node。其中，单个 Pod、Node 资源大小均约为 8kb，观察写入后的资源占用情况。
删除 Yurt-Coordinator 中的所有 Pod 和 Node 资源，观察资源占用情况。
向 Yurt-Coordinator 中再次写入 1000 个 Pod 和 500 个 Node，并持续随机更新 Pod、Node 信息，观察资源占用情况。
请求 Yurt-Coordinator 选主，观察是否成功。

测试结果

第一阶段

启动 Yurt-Coordinator，观察 CPU 和内存的占用情况（pause 容器和 kubectl 容器占用较少，暂不统计，下同）：

CPU 占用量约为 70m ~ 90m。
内存占用量约为 370MB。其中，apiserver 约占用 205MB；etcd 约占用 165MB。

第二阶段

向 Yurt-Coordinator 中写入 1000 个 Pod 和 500 个 Node 资源，观察 CPU 和内存的占用情况：

CPU 峰值使用量约为 310m，整体涨幅不明显。其中，apiserver CPU 使用量略有上涨；etcd 变化不明显。
内存占用量约为 450MB。其中，apiserver 约占用 240MB；etcd 约占用 210MB。

第三阶段

删除 Yurt-Coordinator 中的所有 Pod 和 Node 资源，观察资源占用情况。

CPU 峰值使用量约为 260m，变化不明显。
内存占用量最高约到 590MB。其中，apiserver 约占用 350MB；etcd 约占用 240MB。

第四阶段

向 Yurt-Coordinator 中再次写入 1000 个 Pod 和 500 个 Node，并持续随机更新 Pod、Node 信息，观察资源占用情况。

CPU 使用量最高位约为 640m。
内存使用量持续上涨，直到 etcd container 发生 OOM。

第五阶段

启动外部程序，以 500 个 client 请求 Yurt-Coordinator 选主。如单个 client 选主成功，则在 sleep 1s 后退出。

由代码输出可知，不同的 client 轮流选主成功，结果正常。

I1212 14:58:43.652733   41875 leaderelection.go:258] successfully acquired lease default/test-lock
I1212 14:58:43.652766   41875 main.go:656] new leader elected: ff43ffde-3551-47d6-b2af-1fa3ef115b86
I1212 14:58:43.652779   41875 main.go:562] Controller loop...
I1212 14:58:44.653060   41875 main.go:564] Controller quit.
I1212 14:58:44.662196   41875 main.go:648] leader lost: ff43ffde-3551-47d6-b2af-1fa3ef115b86
I1212 14:58:44.679782   41875 leaderelection.go:258] successfully acquired lease default/test-lock
I1212 14:58:44.679826   41875 main.go:656] new leader elected: 76870bb5-eaa0-44b0-a8a8-203c36a2d373
I1212 14:58:44.679915   41875 main.go:562] Controller loop...
I1212 14:58:45.680211   41875 main.go:564] Controller quit.
I1212 14:58:45.686105   41875 main.go:648] leader lost: 76870bb5-eaa0-44b0-a8a8-203c36a2d373
I1212 14:58:45.697108   41875 leaderelection.go:258] successfully acquired lease default/test-lock
I1212 14:58:45.697131   41875 main.go:656] new leader elected: b127e7bc-beeb-474a-b0e9-5023b1563d94
I1212 14:58:45.697210   41875 main.go:562] Controller loop...
I1212 14:58:46.698199   41875 main.go:564] Controller quit.
I1212 14:58:46.702313   41875 main.go:648] leader lost: b127e7bc-beeb-474a-b0e9-5023b1563d94
I1212 14:58:46.733931   41875 leaderelection.go:258] successfully acquired lease default/test-lock
I1212 14:58:46.733953   41875 main.go:656] new leader elected: 7a4dd5d7-5e25-4f69-a882-d32e17bb703a
I1212 14:58:46.734007   41875 main.go:562] Controller loop...
I1212 14:58:47.739147   41875 main.go:564] Controller quit.
I1212 14:58:47.743684   41875 main.go:648] leader lost: 7a4dd5d7-5e25-4f69-a882-d32e17bb703a
...

请求 Yurt-Coordinator 查看 lease 信息，可知：lease 创建成功，并且 lease 的 holder 随着 client 的退出持续不断变化。

$ kubectl get lease
NAME        HOLDER                                 AGE
test-lock   ff43ffde-3551-47d6-b2af-1fa3ef115b86   5m

$ kubectl get lease
NAME        HOLDER                                 AGE
test-lock   76870bb5-eaa0-44b0-a8a8-203c36a2d373   5m

$ kubectl get lease
NAME        HOLDER                                 AGE
test-lock   b127e7bc-beeb-474a-b0e9-5023b1563d94   5m

$ kubectl get lease
NAME        HOLDER                                 AGE
test-lock   7a4dd5d7-5e25-4f69-a882-d32e17bb703a   5m

结论

当 NodePool 内的资源在一定数量内（Pod：1000，单个 8KB；Node 500，单个 8KB）时，Yurt-Coordinator 的最小资源占用量约为 CPU 310m、内存 450MB。

由于 etcd 自身的存储机制，删除资源并不会让 Yurt-Coordinator 的内存用量下降，反而短期会导致内存用量上涨。

短时间内频繁更新资源，将导致 etcd 中的 revision 变多，引发 etcd 数据量快速上涨。如 etcd container 配置了 resource limit，则会使得 container 触发 OOM。

根据测试结果可知，CPU 并非资源瓶颈；而内存在极端情况下会暴涨，影响边缘资源使用效率。

故当单个边缘节点池的 Node 数量小于 500、Pod 数量小于 1000 时，推荐使用以下资源限制配置：

apiserverResources:
  requests:
    cpu: 250m
---
etcdResources:
  limits:
    cpu: 200m
    memory: 512Mi
  requests:
    cpu: 100m
    memory: 256Mi