ガベージコレクション

ガベージコレクションは、Kubernetesがクラスターリソースをクリーンアップするために使用するさまざまなメカニズムの総称です。これにより、次のようなリソースのクリーンアップが可能になります:

失敗したPod
完了したJob
owner referenceのないオブジェクト
未使用のコンテナとコンテナイメージ
StorageClassの再利用ポリシーがDeleteである動的にプロビジョニングされたPersistentVolume
失効または期限切れのCertificateSigningRequests (CSRs)
次のシナリオで削除されたNode:
- クラウド上でクラスターがクラウドコントローラーマネージャーを使用する場合
- オンプレミスでクラスターがクラウドコントローラーマネージャーと同様のアドオンを使用する場合
Node Leaseオブジェクト

オーナーの依存関係

Kubernetesの多くのオブジェクトは、owner referenceを介して相互にリンクしています。 owner referenceは、どのオブジェクトが他のオブジェクトに依存しているかをコントロールプレーンに通知します。 Kubernetesは、owner referenceを使用して、コントロールプレーンやその他のAPIクライアントに、オブジェクトを削除する前に関連するリソースをクリーンアップする機会を提供します。ほとんどの場合、Kubernetesはowner referenceを自動的に管理します。

Ownershipは、一部のリソースでも使用されるラベルおよびセレクターメカニズムとは異なります。たとえば、EndpointSliceオブジェクトを作成するServiceを考えます。 Serviceはラベルを使用して、コントロールプレーンがServiceに使用されているEndpointSliceオブジェクトを判別できるようにします。ラベルに加えて、Serviceに代わって管理される各EndpointSliceには、owner referenceがあります。 owner referenceは、Kubernetesのさまざまな部分が制御していないオブジェクトへの干渉を回避するのに役立ちます。

備考:

namespace間のowner referenceは、設計上許可されていません。 namespaceの依存関係は、クラスタースコープまたはnamespaceのオーナーを指定できます。 namespaceのオーナーは、依存関係と同じnamespaceに存在する必要があります。そうでない場合、owner referenceは不在として扱われ、すべてのオーナーが不在であることが確認されると、依存関係は削除される可能性があります。

クラスタースコープの依存関係は、クラスタースコープのオーナーのみを指定できます。 v1.20以降では、クラスタースコープの依存関係がnamespaceを持つkindをオーナーとして指定している場合、それは解決できないowner referenceを持つものとして扱われ、ガベージコレクションを行うことはできません。

V1.20以降では、ガベージコレクタは無効な名前空間間のownerReference、またはnamespaceのkindを参照するownerReferenceをもつクラスター・スコープの依存関係を検出した場合、無効な依存関係のOwnerRefInvalidNamespaceとinvolvedObjectを理由とする警告イベントが報告されます。以下のコマンドを実行すると、そのようなイベントを確認できます。 kubectl get events -A --field-selector=reason=OwnerRefInvalidNamespace

カスケード削除

Kubernetesは、ReplicaSetを削除したときに残されたPodなど、owner referenceがなくなったオブジェクトをチェックして削除します。オブジェクトを削除する場合、カスケード削除と呼ばれるプロセスで、Kubernetesがオブジェクトの依存関係を自動的に削除するかどうかを制御できます。カスケード削除には、次の2つのタイプがあります。

フォアグラウンドカスケード削除
バックグラウンドカスケード削除

また、Kubernetes finalizerを使用して、ガベージコレクションがowner referenceを持つリソースを削除する方法とタイミングを制御することもできます。

フォアグラウンドカスケード削除

フォアグラウンドカスケード削除では、削除するオーナーオブジェクトは最初に削除進行中の状態になります。この状態では、オーナーオブジェクトに次のことが起こります。

Kubernetes APIサーバーは、オブジェクトのmetadata.deletionTimestampフィールドを、オブジェクトに削除のマークが付けられた時刻に設定します。
Kubernetes APIサーバーは、metadata.finalizersフィールドをforegroundDeletionに設定します。
オブジェクトは、削除プロセスが完了するまで、KubernetesAPIを介して表示されたままになります。

オーナーオブジェクトが削除進行中の状態に入ると、コントローラーは依存関係を削除します。すべての依存関係オブジェクトを削除した後、コントローラーはオーナーオブジェクトを削除します。この時点で、オブジェクトはKubernetesAPIに表示されなくなります。

フォアグラウンドカスケード削除中に、オーナーの削除をブロックする依存関係は、ownerReference.blockOwnerDeletion=trueフィールドを持つ依存関係のみです。詳細については、フォアグラウンドカスケード削除の使用を参照してください。

バックグラウンドカスケード削除

バックグラウンドカスケード削除では、Kubernetes APIサーバーがオーナーオブジェクトをすぐに削除し、コントローラーがバックグラウンドで依存オブジェクトをクリーンアップします。デフォルトでは、フォアグラウンド削除を手動で使用するか、依存オブジェクトを孤立させることを選択しない限り、Kubernetesはバックグラウンドカスケード削除を使用します。

詳細については、バックグラウンドカスケード削除の使用を参照してください。

孤立した依存関係

Kubernetesがオーナーオブジェクトを削除すると、残された依存関係はorphanオブジェクトと呼ばれます。デフォルトでは、Kubernetesは依存関係オブジェクトを削除します。この動作をオーバーライドする方法については、オーナーオブジェクトと孤立した依存関係の削除を参照してください。

未使用のコンテナとイメージのガベージコレクション

kubeletは未使用のイメージに対して5分ごとに、未使用のコンテナーに対して1分ごとにガベージコレクションを実行します。外部のガベージコレクションツールは、kubeletの動作を壊し、存在するはずのコンテナを削除する可能性があるため、使用しないでください。

未使用のコンテナーとイメージのガベージコレクションのオプションを設定するには、設定ファイルを使用してkubeletを調整し、KubeletConfigurationリソースタイプを使用してガベージコレクションに関連するパラメーターを変更します。

コンテナイメージのライフサイクル

Kubernetesは、kubeletの一部であるイメージマネージャーを通じて、cadvisorの協力を得て、すべてのイメージのライフサイクルを管理します。kubeletは、ガベージコレクションを決定する際に、次のディスク使用制限を考慮します。

HighThresholdPercent
LowThresholdPercent

設定されたHighThresholdPercent値を超えるディスク使用量はガベージコレクションをトリガーします。ガベージコレクションは、最後に使用された時間に基づいて、最も古いものから順にイメージを削除します。 kubeletは、ディスク使用量がLowThresholdPercent値に達するまでイメージを削除します。

コンテナイメージのガベージコレクション

kubeletは、次の変数に基づいて未使用のコンテナをガベージコレクションします。

MinAge: kubeletがガベージコレクションできるコンテナの最低期間。0を設定すると無効化されます。
MaxPerPodContainer: 各Podのペアが持つことができるデッドコンテナの最大数。0未満に設定すると無効化されます。
MaxContainers: クラスターが持つことができるデッドコンテナーの最大数。0未満に設定すると無効化されます。

これらの変数に加えて、kubeletは、通常、最も古いものから順に、定義されていない削除されたコンテナをガベージコレクションします。

MaxPerPodContainerとMaxContainerは、Podごとのコンテナーの最大数(MaxPerPodContainer)を保持すると、グローバルなデッドコンテナの許容合計(MaxContainers)を超える状況で、互いに競合する可能性があります。この状況では、kubeletはMaxPodPerContainerを調整して競合に対処します。最悪のシナリオは、MaxPerPodContainerを1にダウングレードし、最も古いコンテナーを削除することです。さらに、削除されたPodが所有するコンテナは、MinAgeより古くなると削除されます。

備考: kubeletがガベージコレクションするのは、自分が管理するコンテナのみです。