编辑“︁Kubernetes垃圾收集”︁

= Kubernetes垃圾收集 =

'''Kubernetes垃圾收集'''（Garbage Collection）是Kubernetes资源管理中的一个关键机制，用于自动清理不再被任何对象引用的资源（如Pod、ReplicaSet、Deployment等），从而避免集群中积累无用对象，提高资源利用率。本文将详细介绍垃圾收集的工作原理、配置方式以及实际应用场景。

== 概述 ==

在Kubernetes中，垃圾收集的主要功能是识别并删除“孤儿”资源（即未被任何其他对象引用的资源）。例如：
* 当删除一个Deployment时，其关联的ReplicaSet和Pod也会被自动清理。
* 当删除一个ReplicaSet时，其管理的Pod会被回收。

垃圾收集通过'''OwnerReferences'''（所有者引用）机制实现。每个子对象（如Pod）会记录其父对象（如ReplicaSet）的信息。如果父对象被删除，子对象会被标记为“孤儿”并最终被回收。

== 工作原理 ==

Kubernetes垃圾收集分为两种模式：
1. '''级联删除'''（Cascading Deletion）：删除父对象时，其所有子对象也会被删除。
2. '''孤儿删除'''（Orphan Deletion）：仅删除父对象，子对象保留。

垃圾收集器通过以下步骤工作：
# 检查对象的`metadata.ownerReferences`字段，确定其所有者。
# 如果所有者不存在，则将该对象标记为可回收。
# 定期扫描并清理孤儿对象。

=== OwnerReferences示例 ===

以下是一个Pod的YAML片段，展示了其`ownerReferences`字段：

<syntaxhighlight lang="yaml">
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx-pod
  ownerReferences:
  - apiVersion: apps/v1
    kind: ReplicaSet
    name: nginx-replicaset
    uid: 12345678-90ab-cdef-ghij-klmnopqrstuv
    controller: true
    blockOwnerDeletion: true
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:latest
</syntaxhighlight>

解释：
* `ownerReferences` 表明此Pod由名为`nginx-replicaset`的ReplicaSet管理。
* 如果`nginx-replicaset`被删除，此Pod会被垃圾收集器清理。

== 配置垃圾收集行为 ==

用户可以通过以下方式控制垃圾收集行为：

=== 1. 级联删除 ===
在删除父对象时，使用`--cascade=background`（默认）、`--cascade=foreground`或`--cascade=orphan`选项。

* '''Background'''（后台模式）：先删除父对象，再异步清理子对象。
* '''Foreground'''（前台模式）：先清理子对象，再删除父对象。
* '''Orphan'''（孤儿模式）：仅删除父对象，保留子对象。

示例：
<syntaxhighlight lang="bash">
kubectl delete replicaset nginx-replicaset --cascade=orphan
</syntaxhighlight>

=== 2. 设置Finalizers ===
`Finalizers`是Kubernetes对象的字段，用于在删除前执行自定义清理逻辑。垃圾收集器会等待所有Finalizers完成后再删除对象。

示例：
<syntaxhighlight lang="yaml">
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
  finalizers:
  - example.com/custom-cleanup
spec:
  replicas: 3
  template:
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:latest
</syntaxhighlight>

== 实际案例 ==

=== 案例1：清理未使用的ReplicaSet ===
当更新Deployment时，旧ReplicaSet可能不再被引用。垃圾收集器会自动清理这些旧ReplicaSet及其Pod。

步骤：
1. 创建Deployment：
   <syntaxhighlight lang="bash">
   kubectl create deployment nginx --image=nginx:1.18
   </syntaxhighlight>
2. 更新Deployment镜像版本：
   <syntaxhighlight lang="bash">
   kubectl set image deployment/nginx nginx=nginx:1.19
   </syntaxhighlight>
3. 垃圾收集器会自动删除旧ReplicaSet（管理`nginx:1.18`的Pod）。

=== 案例2：手动保留子对象 ===
如果需要保留Pod但删除ReplicaSet，可以使用`--cascade=orphan`：
<syntaxhighlight lang="bash">
kubectl delete replicaset nginx-replicaset --cascade=orphan
</syntaxhighlight>

== 高级主题 ==

=== 垃圾收集器调优 ===
Kubernetes允许通过以下参数调整垃圾收集行为（需配置kube-controller-manager）：
* `--concurrent-gc-syncs`：并发同步数（默认20）。
* `--gc-ignored-resources`：忽略特定资源的垃圾收集。

=== 资源依赖关系图 ===
使用Mermaid绘制资源依赖关系：
<mermaid>
graph TD
    Deployment --> ReplicaSet
    ReplicaSet --> Pod
    Pod --> Container
    Pod --> Volume
</mermaid>

== 常见问题 ==

'''Q: 如何手动触发垃圾收集？'''
A: Kubernetes垃圾收集是自动的，但可以通过删除父对象或调整`ownerReferences`间接触发。

'''Q: 为什么某些对象未被清理？'''
A: 可能原因：
* 对象未被正确标记为“孤儿”。
* Finalizers阻塞了删除操作。
* 垃圾收集器尚未完成扫描。

== 总结 ==
Kubernetes垃圾收集是一个强大的自动化机制，通过`OwnerReferences`和级联删除策略管理资源生命周期。理解其工作原理有助于优化集群资源使用并避免冗余对象积累。

== 参见 ==
* [[Kubernetes资源管理]]
* [[Kubernetes对象生命周期]]

[[Category:集成部署]]
[[Category:Kubernetes]]
[[Category:Kubernetes资源管理]]