Kubernetes 巨页（HugePages）管理与调度指南-优快云博客

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Kubernetes 巨页（HugePages）管理与调度指南

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概述

在现代计算环境中，内存管理是一个关键的性能优化点。巨页（HugePages）是一种特殊的内存管理机制，它通过使用比标准内存页（通常为4KB）更大的内存页来减少页表项（TLB）的压力，从而提高内存访问性能。Kubernetes 提供了对巨页的原生支持，允许将巨页作为可调度资源进行管理。

巨页的基本概念

巨页与传统的小页（通常4KB）相比，具有以下优势：

减少TLB miss，提高内存访问性能
降低页表管理开销
特别适合内存密集型应用，如数据库、高性能计算等

Kubernetes 支持多种巨页大小，常见的包括2MB和1GB等规格。

节点配置巨页

系统级配置

在Kubernetes节点上使用巨页前，必须预先分配巨页。这通常通过修改系统启动参数实现：

# 在/etc/default/grub中添加以下参数
GRUB_CMDLINE_LINUX="hugepagesz=1G hugepages=2 hugepagesz=2M hugepages=512"

这个配置分配了：

2个1GB的巨页
512个2MB的巨页

配置完成后需要更新grub并重启系统。

动态分配

对于需要动态调整巨页分配的情况，可以通过以下命令实现：

# 分配1GB巨页
echo 2 > /sys/kernel/mm/hugepages/hugepages-1048576kB/nr_hugepages

# 分配2MB巨页
echo 512 > /sys/kernel/mm/hugepages/hugepages-2048kB/nr_hugepages

注意：动态分配后需要重启kubelet才能被Kubernetes识别。

Kubernetes中的巨页资源管理

节点资源报告

正确配置后，节点会自动发现并报告巨页资源容量。通过kubectl describe node可以看到类似输出：

Capacity:
  hugepages-1Gi: 2Gi
  hugepages-2Mi: 1Gi
Allocatable:
  hugepages-1Gi: 2Gi
  hugepages-2Mi: 1Gi

Pod中使用巨页

在Pod中请求巨页资源需要注意以下几点：

必须明确指定请求和限制，且两者必须相等
必须同时请求常规内存资源
可以同时使用不同大小的巨页

示例配置：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: hugepages-demo
spec:
  containers:
  - name: demo
    image: fedora:latest
    command: ["sleep", "infinity"]
    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