理解 EKS CloudWatch Pod CPU Utilization 指标：与 `kubectl top` 及节点 CPU 的关系

在使用 AWS EKS 时，CloudWatch Container Insights 提供了丰富的容器级别监控指标，帮助我们深入了解应用的运行状态。如下截图中的 ContainerInsights pod_cpu_utilization 指标就是一个非常重要的维度。本文将详细解释这个指标的含义，并将其与我们熟悉的 kubectl top 命令以及底层主机节点的 CPU 概念进行对比。

1. CloudWatch pod_cpu_utilization 指标是什么？

截图中的指标名称是 ContainerInsights pod_cpu_utilization，单位是 Percent (%)。

这个指标衡量的是在特定的 时间周期 (Period) 内（截图中是 1 分钟），该 Pod (exchange-app-api) 所使用的 CPU 资源占所在节点总 CPU 的平均百分比。

• Statistic (统计量): 您看到了 Min, Max, Average, Sum, Last value。其中 Average (平均值)（例如 13.456%）代表了在整个 1 分钟内 Pod CPU 使用率的平均水平。
• Unit (单位): 百分比 (%)。指标值表示的是 Pod 使用的 CPU 占节点总 CPU 的比例。

注意： 早期文档或部分社区资料可能会提到该指标是相对于 Pod 的 request/limit，但实际 AWS 官方文档和实测表明，pod_cpu_utilization 是以节点为基准的。

2. 这个百分比是如何计算的？

CloudWatch Container Insights 的 Pod CPU utilization 百分比计算方式如下：

pod_cpu_utilization = (Pod 实际使用的 CPU / 节点总 CPU) * 100%

例如，如果节点有 4 核（4000m），Pod 使用了 400m，则利用率为 (400m / 4000m) * 100% = 10%。

3. 与 kubectl top 的关系

• 单位不同:

  • kubectl top 显示的是毫核 (m)，即 Pod 实际使用的 CPU 绝对值。
  • CloudWatch pod_cpu_utilization 显示的是百分比 (%)，即 Pod 使用量占节点总 CPU 的比例。

• 时间维度不同:

  • kubectl top 是实时快照。
  • CloudWatch 是统计周期（如 1 分钟）的平均、最大等。

如何关联？

如果 kubectl top 显示 Pod 使用 400m，节点总 CPU 是 4000m，则 CloudWatch 的 pod_cpu_utilization 平均值应接近 10%。

4. 与主机节点 CPU 的关系

Pod 的 CPU 使用量直接来自其所在节点的 CPU。pod_cpu_utilization 反映的是单个 Pod 对节点总 CPU 的消耗比例。节点上所有 Pod 的 CPU 使用率之和不会超过节点总 CPU 的 100%。

5. Pod CPU utilization over pod limit 指标

另一个常见指标是 Pod CPU utilization over pod limit，它表示 Pod 实际 CPU 使用量超过其 CPU limit 的百分比。如果该值大于 0%，说明 Pod 已经超出了其设定的 CPU 限制，可能会被限流（throttle）或影响服务性能。

示例：

• 如果 Pod 的 CPU limit 设置为 500m，实际使用 600m，则 Pod CPU utilization over pod limit 为 (600m - 500m) / 500m * 100% = 20%。
• 该指标有助于发现哪些 Pod 经常超出 CPU 限制，及时调整资源分配。

总结:

CloudWatch Container Insights 的 pod_cpu_utilization 指标是 Pod 在一段时间内平均 CPU 使用率，以节点总 CPU 为基准。它与 kubectl top 的区别在于单位（百分比 vs 毫核）和时间粒度（平均 vs 实时快照）。理解这些差异和关联，有助于更准确地监控和分析 Kubernetes 集群中的 CPU 资源使用情况。同时，关注 Pod CPU utilization over pod limit 指标，可以及时发现和优化资源配置，避免性能瓶颈。