KubernetesでLimitedSwapを使用する設定方法

前提条件

• Kubernetes v1.22以降が必要（v1.28でベータ、最新のv1.32では機能改善あり）
• cgroup v2が必須（cgroup v1ではサポートされていない）
• ノード上にスワップが有効かつプロビジョニングされていること

kubelet設定

kubelet設定ファイルにおける表現:

failSwapOn: false  # スワップが有効な場合でもkubeletを起動可能にする
memorySwap:
  swapBehavior: LimitedSwap  # スワップポリシーを設定

swapBehaviorのオプション:

• UnlimitedSwap: (v1.32で削除) Kubernetesワークロードはシステム制限までスワップメモリを無制限に使用可能
• LimitedSwap: Burstable QoSのポッドのみスワップ使用可能で、使用量は制限される
• NoSwap (デフォルト): Kubernetesワークロードはスワップを使用不可

QoSクラスとスワップの関係

QoSクラスの説明

1. Guaranteed:

   • すべてのコンテナがメモリとCPUのrequestsとlimitsを指定し、両方が同じ値
   • 最も高い優先度を持ち、リソース不足時に最後に削除される
   • スワップ: 通常はスワップを使用しない

2. Burstable:

   • 少なくとも1つのコンテナがメモリまたはCPUのrequestsを指定
   • requestsとlimitsが異なるか、limitsが指定されていない場合
   • スワップ: LimitedSwap設定時のみスワップ使用可能

3. BestEffort:

   • どのコンテナもrequestsもlimitsも指定していない
   • リソース不足時に最初に削除される最低優先度

LimitedSwapモードでのBurstable QoSの動作

• Burstable QoSのポッドのみがスワップメモリを使用可能
• ポッドに割り当てられるスワップ量は、そのポッドが要求するメモリ量とノードの総メモリ量の比率に基づいて自動的に決定される
• Burstable QoSでもメモリのrequestsとlimitsを同じ値に設定すれば、そのコンテナはスワップを使用しない

Pod仕様での関連表現

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: example-pod
spec:
  containers:
  - name: app
    image: example/app
    resources:
      requests:
        memory: "128Mi"  # メモリリクエスト
      limits:
        memory: "256Mi"  # メモリ制限

このPodはメモリのrequestsとlimitsが異なるため、Burstable QoSクラスとなり:

• kubeletがLimitedSwapモードの場合: スワップメモリを使用可能
• kubeletがNoSwapモードの場合: スワップメモリは使用不可

セキュリティ上の注意点

• セキュリティリスクを軽減するため、暗号化されたスワップを使用することが推奨されています
• 重要な情報（Kubernetesのシークレットなど）がディスクにスワップアウトされる可能性があるため

注意点

• 現在のところ、各ワークロードごとに個別のスワップ制限を設定するAPIはサポートされていない
• スワップ使用許可は、kubeletレベルで全体的に設定される
• メモリ使用量とスワップ使用量に関する指標はkubeletの/metrics/resourceと/stats/summaryエンドポイントから取得可能