K8s 容器性能问题排查与诊断指南

K8s 容器性能问题排查与诊断指南

在 K8s 集群中排查容器化安全产品的性能问题或故障时,可按以下结构化方法进行:

一、基础环境检查
  1. 集群状态检查

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    kubectl get nodes  # 检查节点健康状态
    kubectl get pods -A  # 查看所有命名空间的 Pod 状态
    kubectl get events -A  # 查看集群事件(关注 Warning 及 Error 级别)
  2. 节点资源使用情况

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    # 使用 metrics-server 查看节点资源
    kubectl top nodes
    
    # 直接登录节点检查(需安装 htop 等工具)
    kubectl debug node/<node-name> -it --image=ubuntu
二、定位问题 Pod/容器
  1. 资源消耗分析

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    # 查看 Pod 资源使用情况
    kubectl top pods -A --containers
    
    # 筛选高资源消耗的 Pod(示例:CPU > 200m)
    kubectl top pods -A --sort-by='cpu' | grep -E '([0-9]+)m' | awk '$3 > 200 {print}'
  2. 容器日志分析

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    # 获取容器日志(最近 100 行)
    kubectl logs <pod-name> -c <container-name> --tail=100
    
    # 查看日志实时流(用于排查运行时错误)
    kubectl logs -f <pod-name> -c <container-name>
    
    # 多容器 Pod 需指定容器名
    kubectl logs <pod-name> -c security-container
三、深入容器内部诊断
  1. 容器进程与资源使用

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    # 进入容器内部
    kubectl exec -it <pod-name> -c <container-name> -- bash
    
    # 检查容器内进程资源占用(需安装工具)
    ps aux --sort=-%cpu  # 查看 CPU 占用最高的进程
    free -h  # 查看内存使用情况
  2. 容器资源限制检查

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    # 查看 Pod 的资源请求与限制
    kubectl describe pod <pod-name> | grep -A 5 "Containers:"
四、性能分析工具
  1. 使用 kubectl describe 获取详细信息

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    kubectl describe pod <pod-name>  # 查看 Pod 事件、状态、条件
    kubectl describe node <node-name>  # 查看节点状态及调度信息
  2. 使用 kubectl debug 创建诊断容器

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    # 创建与故障 Pod 共享网络/卷的诊断容器
    kubectl debug -it <pod-name> --image=nicolaka/netshoot --target=<container-name>
    
    # 在诊断容器中执行网络工具(如 ping、traceroute)
  3. 使用 kubectl attach 查看实时输出

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    kubectl attach <pod-name> -c <container-name> -i  # 用于查看启动中的容器输出
五、网络与存储问题排查
  1. 网络连通性测试

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    # 使用 busybox 测试网络连通性
    kubectl run -it --rm busybox --image=busybox:1.36 -- sh
    ping <target-ip>
    telnet <target-ip> <port>
    
    # 检查服务可达性
    kubectl run -it --rm curl --image=curlimages/curl -- sh
    curl <service-name>.<namespace>:<port>
  2. 存储问题排查

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    # 检查 PersistentVolumeClaims 状态
    kubectl get pvc -A
    
    # 查看存储卷挂载情况
    kubectl describe pod <pod-name> | grep -A 10 "Volumes:"
六、高级性能分析(需安装工具)
  1. 使用 pprof 分析 Go 应用性能(针对 Golang 开发的安全组件)

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    # 需在容器内暴露 pprof 端点(示例)
    kubectl port-forward <pod-name> 6060:6060
    go tool pprof http://localhost:6060/debug/pprof/profile
  2. 使用 sysdig 进行系统级监控

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    # 在节点上安装 sysdig 并捕获容器活动
    kubectl debug node/<node-name> -it --image=sysdig/sysdig
    sysdig -c topprocs_cpu container.name=~<container-name>
  3. 使用 kubectl get --raw 获取指标数据

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    # 获取 Prometheus 格式的指标(需安装 metrics-server)
    kubectl get --raw /apis/metrics.k8s.io/v1beta1/nodes/<node-name>
七、K8s 特定问题排查
  1. OOMKilled 检查

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    # 查看 Pod 是否因内存溢出被杀死
    kubectl describe pod <pod-name> | grep -i "oomkilled"
  2. 资源限制与 QoS 类

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    # 检查 Pod 的 QoS 类(Guaranteed/Burstable/BestEffort)
    kubectl get pod <pod-name> -o jsonpath='{.status.qosClass}'
  3. 节点压力与驱逐

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    # 查看节点是否存在资源压力
    kubectl describe node <node-name> | grep -A 5 "Conditions:"
八、自动化排查工具
  1. 使用 kube-bench 检查安全配置

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    # 检查 K8s 集群是否符合 CIS 基准
    kubectl apply -f https://github.com/aquasecurity/kube-bench/releases/latest/download/kube-bench-cronjob.yaml
  2. 使用 kube-state-metrics 和 Prometheus 监控

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    # 部署 kube-state-metrics 和 Prometheus
    helm install prometheus prometheus-community/prometheus
    
    # 查询高资源消耗的 Pod
    sum(rate(container_cpu_usage_seconds_total{namespace="security"}[5m])) by (pod) > 0.5
九、故障处理与优化建议
  1. 临时处理措施

    • 调整资源配额:kubectl edit deployment <deployment-name> 增加 resources.limits
    • 重启 Pod:kubectl delete pod <pod-name>(触发自动重建)
    • 水平扩展:kubectl scale deployment <deployment-name> --replicas=3
  2. 长期优化方向

    • 优化容器镜像(减少不必要进程)
    • 调整安全产品参数(如日志采样率、检测频率)
    • 升级安全产品版本(修复已知性能问题)
    • 实施 HPA(Horizontal Pod Autoscaler)自动扩缩容
    • 优化 K8s 节点资源分配(避免资源过载)
十、案例分析示例

场景 :安全扫描容器 CPU 使用率持续超过 90%
排查步骤

  1. kubectl top pods 定位高 CPU 容器
  2. kubectl exec 进入容器,使用 top 发现扫描进程占用过高
  3. 检查容器资源限制,发现未设置 resources.limits.cpu
  4. 查看扫描配置,发现扫描频率过高且未设置并发限制
  5. 调整扫描参数并设置 CPU 限制为 200m
  6. 重启容器后性能恢复正常

通过以上系统化方法,可快速定位并解决 K8s 环境中安全产品的性能与故障问题。

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