Kubernetes K8S之CPU和記憶體資源限制詳解
Pod資源限制
備注：CPU單位換算：100m CPU，100 milliCPU 和 0.1 CPU 都相同；精度不能超過 1m，1000m CPU = 1 CPU，
官網地址：
1 https://kubernetes.io/zh/docs/tasks/configure-pod-container/assign-cpu-resource/ 2 https://kubernetes.io/zh/docs/tasks/configure-pod-container/assign-memory-resource/
Kubernetes對資源的限制實際上是通過cgroup來控制的，cgroup是容器的一組用來控制內核如何運行行程的相關屬性集合，針對記憶體、CPU和各種設備都有對應的cgroup，
默認情況下，Pod運行沒有CPU和記憶體的限額，這意味著系統中的任何Pod將能夠像執行Pod所在節點機器一樣，可以消耗足夠多的CPU和記憶體，一般會針對某些應用的Pod資源進行資源限制，這個資源限制是通過resources的requests【要分配的資源】和limits【最大使用資源】來實作的，
CPU資源限制示例
1 # cat cpu-request-limit.yaml 2 apiVersion: v1 3 kind: Pod 4 metadata: 5 name: cpu-demo 6 namespace: cpu-example 7 spec: 8 containers: 9 - name: cpu-demo-ctr 10 image: vish/stress 11 resources: 12 limits: 13 cpu: "1" 14 requests: 15 cpu: "0.5" 16 args: 17 - -cpus 18 - "2"
組態檔的 args 部分提供了容器啟動時的引數，-cpus “2”引數告訴容器嘗試使用 2 個 CPU，
記憶體資源限制示例
1 # memory-request-limit.yaml 2 apiVersion: v1 3 kind: Pod 4 metadata: 5 name: memory-demo 6 namespace: mem-example 7 spec: 8 containers: 9 - name: memory-demo-ctr 10 image: polinux/stress 11 resources: 12 limits: 13 memory: "200Mi" 14 requests: 15 memory: "100Mi" 16 command: ["stress"] 17 args: ["--vm", "1", "--vm-bytes", "150M", "--vm-hang", "1"]
組態檔的 args 部分提供了容器啟動時的引數， "--vm-bytes", "150M" 引數告知容器嘗試分配 150 MiB 記憶體，不允許args中的啟動記憶體大于limits限制記憶體，
namespace資源限制
備注：CPU單位換算：100m CPU，100 milliCPU 和 0.1 CPU 都相同；精度不能超過 1m，1000m CPU = 1 CPU，
官網地址：
https://kubernetes.io/zh/docs/tasks/administer-cluster/manage-resources/
為命名空間配置記憶體和 CPU 配額
怎么為命名空間設定容器可用的記憶體和 CPU 總量，你可以通過 ResourceQuota 物件設定配額，使用 ResourceQuota 限制命名空間中所有容器的記憶體請求總量、記憶體限制總量、CPU 請求總量和CPU 限制總量，
如果你想對單個容器而不是所有容器進行限制，就請使用 LimitRange，
示例：
1 # cat quota-mem-cpu.yaml 2 apiVersion: v1 3 kind: ResourceQuota 4 metadata: 5 name: mem-cpu-demo 6 spec: 7 hard: 8 requests.cpu: "1" 9 requests.memory: 1Gi 10 limits.cpu: "2" 11 limits.memory: 2Gi
應用如下【命名空間quota-mem-cpu-example已提前創建完畢】：
kubectl create -f quota-mem-cpu.yaml --namespace=quota-mem-cpu-example
查看 ResourceQuota 詳情：
kubectl get resourcequota mem-cpu-demo --namespace=quota-mem-cpu-example --output=yaml
輸出部分結果如下：
1 spec: 2 hard: 3 limits.cpu: "2" 4 limits.memory: 2Gi 5 requests.cpu: "1" 6 requests.memory: 1Gi 7 status: 8 hard: 9 limits.cpu: "2" 10 limits.memory: 2Gi 11 requests.cpu: "1" 12 requests.memory: 1Gi 13 used: 14 limits.cpu: "0" 15 limits.memory: "0" 16 requests.cpu: "0" 17 requests.memory: "0"
ResourceQuota 在 quota-mem-cpu-example 命名空間中設定了如下要求：
- 每個容器必須有記憶體請求和限制，以及 CPU 請求和限制，
- 所有容器的記憶體請求總和不能超過1 GiB，
- 所有容器的記憶體限制總和不能超過2 GiB，
- 所有容器的 CPU 請求總和不能超過1 cpu，
- 所有容器的 CPU 限制總和不能超過2 cpu，
為命名空間配置默認的記憶體請求和限制
示例：
1 # cat memory-defaults.yaml 2 apiVersion: v1 3 kind: LimitRange 4 metadata: 5 name: mem-limit-range 6 spec: 7 limits: 8 - default: 9 memory: 512Mi 10 defaultRequest: 11 memory: 256Mi 12 type: Container
default類似于之前的limit；defaultRequest類似于之前的request，
應用如下：
kubectl create -f memory-defaults.yaml --namespace=default-mem-example
命名空間default-mem-example已提前創建完畢
現在，如果在 default-mem-example 命名空間創建容器，并且該容器沒有宣告自己的記憶體請求和限制值，那么它將被指定一個默認的記憶體請求256 MiB和一個默認的記憶體限制512 Mib，
為命名空間配置默認的CPU請求和限制
示例：
1 # cpu-defaults.yaml 2 apiVersion: v1 3 kind: LimitRange 4 metadata: 5 name: cpu-limit-range 6 spec: 7 limits: 8 - default: 9 cpu: 1 10 defaultRequest: 11 cpu: 0.5 12 type: Container
應用如下：
kubectl create -f cpu-defaults.yaml --namespace=default-cpu-example
其中default-cpu-example名稱空間已被提前創建
現在如果在 default-cpu-example 命名空間創建一個容器，該容器沒有宣告自己的 CPU 請求和限制時，那么將會給它指定默認的 CPU 請求0.5和默認的 CPU 限制值1，
配置命名空間的最小和最大記憶體約束
示例：
1 # cat memory-constraints.yaml 2 apiVersion: v1 3 kind: LimitRange 4 metadata: 5 name: mem-min-max-demo-lr 6 spec: 7 limits: 8 - max: 9 memory: 1Gi 10 min: 11 memory: 500Mi 12 type: Container
應用如下：
kubectl create -f memory-constraints.yaml --namespace=constraints-mem-example
其中constraints-mem-example名稱空間已被提前創建
查看 LimitRange 的詳情：
kubectl get limitrange mem-min-max-demo-lr --namespace=constraints-mem-example --output=yaml
輸出顯示預期的最小和最大記憶體約束，但請注意，即使您沒有在 LimitRange 的組態檔中指定默認值，默認值也會被自動創建，
1 limits: 2 - default: 3 memory: 1Gi 4 defaultRequest: 5 memory: 1Gi 6 max: 7 memory: 1Gi 8 min: 9 memory: 500Mi 10 type: Container
現在，只要在 constraints-mem-example 命名空間中創建容器，Kubernetes 就會執行下面的步驟：
- 如果 Container 未指定自己的記憶體請求和限制，將為它指定默認的記憶體請求和限制，
- 驗證 Container 的記憶體請求是否大于或等于500 MiB【超出范圍容器創建失敗】，
- 驗證 Container 的記憶體限制是否小于或等于1 GiB【超出范圍容器創建失敗】，
配置命名空間的最小和最大CPU約束
示例：
1 # cpu-constraints.yaml 2 apiVersion: v1 3 kind: LimitRange 4 metadata: 5 name: cpu-min-max-demo-lr 6 spec: 7 limits: 8 - max: 9 cpu: "800m" 10 min: 11 cpu: "200m" 12 type: Container
應用如下：
kubectl create -f cpu-constraints.yaml --namespace=constraints-cpu-example
其中constraints-cpu-example名稱空間已被提前創建
查看 LimitRange 詳情：
kubectl get limitrange cpu-min-max-demo-lr --output=yaml --namespace=constraints-cpu-example
輸出結果顯示 CPU 的最小和最大限制符合預期，但需要注意的是，盡管你在 LimitRange 的組態檔中你沒有宣告默認值，默認值也會被自動創建，
1 limits: 2 - default: 3 cpu: 800m 4 defaultRequest: 5 cpu: 800m 6 max: 7 cpu: 800m 8 min: 9 cpu: 200m 10 type: Container
現在不管什么時候在 constraints-cpu-example 命名空間中創建容器，Kubernetes 都會執行下面這些步驟：
- 如果容器沒有宣告自己的 CPU 請求和限制，將為容器指定默認 CPU 請求和限制，
- 核查容器宣告的 CPU 請求確保其大于或者等于200 millicpu，
- 核查容器宣告的 CPU 限制確保其小于或者等于800 millicpu，
配置命名空間下pod總數
示例：
1 # cat quota-pod.yaml 2 apiVersion: v1 3 kind: ResourceQuota 4 metadata: 5 name: pod-demo 6 spec: 7 hard: 8 pods: "2"
應用如下【命名空間quota-pod-example已提前創建完畢】：
kubectl apply -f quota-pod.yaml --namespace=quota-pod-example
查看資源配額的詳細資訊：
kubectl get resourcequota pod-demo --namespace=quota-pod-example --output=yaml
從輸出的資訊我們可以看到，該命名空間下pod的配額是2個，目前創建的pods數為0，配額使用率為0，
1 spec: 2 hard: 3 pods: "2" 4 status: 5 hard: 6 pods: "2" 7 used: 8 pods: "0"
相關閱讀
1、官網：Pod的CPU資源分配限制
2、官網：Pod的記憶體資源分配限制
3、官網：管理記憶體、CPU 和 API 資源
完畢！
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