【云原生|Kubernetes】10-Namespace的cpu和内存的请求与限制

【云原生|Kubernetes】10-Namespace的cpu和内存的请求与限制

为命名空间配置默认的内存请求和限制

​ 一个 Kubernetes 集群可被划分为多个命名空间。 如果你在具有默认内存限制的命名空间内尝试创建一个 Pod，并且这个 Pod 中的容器没有声明自己的内存资源限制， 那么控制面会为该容器设定默认的内存限制。

• 创建namespace

[root@master ~]# kubectl create namespace default-mem-example
namespace/default-mem-example created
[root@master pod]# kubectl get namespace default-mem-example
NAME                  STATUS   AGE
default-mem-example   Active   14m
[root@master pod]#

• 为该namespace创建内存LimitRange

apiVersion: v1
kind: LimitRange
metadata:
  name: mem-limit-range
  namespace: default-mem-example
spec:
  limits:
  - default:
      memory: 512Mi
    defaultRequest:
      memory: 256Mi
    type: Container

• 查看namespace详细信息

[root@master pod]# kubectl apply  -f memory-defaults.yaml
limitrange/mem-limit-range created
[root@master pod]#
[root@master pod]# kubectl describe namespace default-mem-example
Name:         default-mem-example
Labels:       kubernetes.io/metadata.name=default-mem-example
Annotations:  
Status:       Active

No resource quota.

Resource Limits
 Type       Resource  Min  Max  Default Request  Default Limit  Max Limit/Request Ratio
 ----       --------  ---  ---  ---------------  -------------  -----------------------
 Container  memory    -    -    256Mi            512Mi          -
[root@master pod]#

• 在 default-mem-example 命名空间中创建一个 Pod， 并且该 Pod 中所有容器都没有声明自己的内存请求和内存限制， 控制面 会将内存的默认请求值 256MiB 和默认限制值 512MiB 应用到 Pod 上。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: default-mem-demo
  namespace: default-mem-example
spec:
  containers:
  - name: default-mem-demo-ctr
    image: nginx

• 运行Pod，查看详细信息

 kubectl describe  -n default-mem-example  pods default-mem-demo
 
 ##  输出内容显示该 Pod 的容器有 256 MiB 的内存请求和 512 MiB 的内存限制。 这些都是 LimitRange 设置的默认值。
 containers:
- image: nginx
  imagePullPolicy: Always
  name: default-mem-demo-ctr
  resources:
    limits:
      memory: 512Mi
    requests:
      memory: 256Mi

声明容器的内存限制而不声明它的请求

• 容器的内存请求被设置为它的内存限制相同的值。注意该容器没有被指定默认的内存请求值。

声明容器的内存请求而不声明内存限制

• 容器的内存请求为 Pod 清单中声明的值。 然而同一容器的内存限制被设置为 该命名空间的默认内存限制值。

说明：

LimitRange 不会检查它应用的默认值的一致性。 这意味着 LimitRange 设置的 limit 的默认值可能小于客户端提交给 API 服务器的声明中为容器指定的 request 值。如果发生这种情况，最终会导致 Pod 无法调度。

设置默认内存限制和请求的动机

如果你的命名空间设置了内存 资源配额， 那么为内存限制设置一个默认值会很有帮助。 以下是内存资源配额对命名空间的施加的三条限制：

• 命名空间中运行的每个 Pod 中的容器都必须有内存限制。 （如果为 Pod 中的每个容器声明了内存限制， Kubernetes 可以通过将其容器的内存限制相加推断出 Pod 级别的内存限制）。
• 内存限制用来在 Pod 被调度到的节点上执行资源预留。 预留给命名空间中所有 Pod 使用的内存总量不能超过规定的限制。
• 命名空间中所有 Pod 实际使用的内存总量也不能超过规定的限制。

当你添加 LimitRange 时：

如果该命名空间中的任何 Pod 的容器未指定内存限制， 控制面将默认内存限制应用于该容器， 这样 Pod 可以在受到内存 ResourceQuota 限制的命名空间中运行。

为命名空间配置默认的 CPU 请求和限制

1. 以下为LimitRange的示例清单。 清单中声明了默认 CPU 请求和默认 CPU 限制。

• 创建namespace

[root@master ~]# kubectl create namespace default-cpu-example
namespace/default-cpu-example created
[root@master pod]# kubectl get namespace default-cpu-example
NAME                  STATUS   AGE
default-cpu-example  Active   14m
[root@master pod]#

• 为该namespace创建CPU的LimitRange

apiVersion: v1
kind: LimitRange
metadata:
  name: cpu-limit-range
  namespace: default-cpu-example
spec:
  limits:
  - default:
      cpu: 1
    defaultRequest:
      cpu: 0.5
    type: Container

• 查看namespace详细信息

kubectl get pod default-cpu-demo --output=yaml --namespace=default-cpu-example

## 输出显示该 Pod 的唯一的容器有 500m cpu 的 CPU 请求和 1 cpu 的 CPU 限制。 这些是 LimitRange 声明的默认值。
containers:
- image: nginx
  imagePullPolicy: Always
  name: default-cpu-demo-ctr
  resources:
    limits:
      cpu: "1"
    requests:
      cpu: 500m

只声明容器的CPU限制，而不声明请求

• 容器的 CPU 请求和 CPU 限制设置相同

只声明容器的CPU请求，而不声明它的限制

• 容器的 CPU 请求为 Pod 清单中声明的值。 然而同一容器的 CPU 限制被设置为命名空间的默认 CPU 限制值。

默认 CPU 限制和请求的动机

如果你的命名空间设置了 CPU 资源配额， 为 CPU 限制设置一个默认值会很有帮助。 以下是 CPU 资源配额对命名空间的施加的两条限制：

• 命名空间中运行的每个 Pod 中的容器都必须有 CPU 限制。
• CPU 限制用来在 Pod 被调度到的节点上执行资源预留。

预留给命名空间中所有 Pod 使用的 CPU 总量不能超过规定的限制。

当你添加LimitRange时：

如果该命名空间中的任何 Pod 的容器未指定 CPU 限制， 控制面将默认 CPU 限制应用于该容器， 这样 Pod 可以在受到 CPU ResourceQuota 限制的命名空间中运行。

配置命名空间的最小和最大内存约束

• 创建一个namespace

kubectl create namespace default-mem-example

• 资源清单定义最大，最小的内存限制

apiVersion: v1
kind: LimitRange
metadata:
  name: mem-limit-range
  namespace: default-mem-example
spec:
  limits:
    - default:
        memory: 512Mi
      defaultRequest:
        memory: 256Mi
      max:  
        memory: 1Gi
      min:
        memory: 200Mi
      type: Container

• 查看资源详情

[root@master pod]# kubectl describe namespace default-mem-example
Name:         default-mem-example
Labels:       kubernetes.io/metadata.name=default-mem-example
Annotations:  
Status:       Active

No resource quota.

Resource Limits
 Type       Resource  Min    Max  Default Request  Default Limit  Max Limit/Request Ratio
 ----       --------  ---    ---  ---------------  -------------  -----------------------
 Container  memory    200Mi  1Gi  256Mi            512Mi          -

现在，每当在 default-mem-example 命名空间中创建 Pod 时，Kubernetes 就会执行下面的步骤：

• 如果 Pod 中的任何容器未声明自己的内存请求和限制，控制面将为该容器设置默认的内存请求和限制。
• 确保该 Pod 中的每个容器的内存请求至少 200MiB。
• 确保该 Pod 中每个容器内存请求不大于 1 GiB。

创建一个超过最大内存限制的 Pod

• Pod不会创建成功，因为它定义了一个容器的内存请求超过了允许的值。

创建一个不满足最小内存请求的 Pod

• Pod 不会创建成功，因为它定义了一个容器的内存请求小于强制要求的最小值。

创建一个没有声明内存请求和限制的 Pod

• Pod 没有为容器声明任何内存请求和限制，集群会从 LimitRange 获取默认的内存请求和限制 应用于容器

LimitRange 为命名空间设定的最小和最大内存限制只有在 Pod 创建和更新时才会强制执行。

为命名空间配置 CPU 最小和最大约束

• 创建一个namespace

kubectl create namespace default-mem-example

• 资源清单定义最大，最小的内存限制

apiVersion: v1
kind: LimitRange
metadata:
  name: mem-limit-range
  namespace: default-mem-example
spec:
  limits:
    - default:
        cpu: 1
      defaultRequest:
        cpu: 0.8
      max:  
        cpu: 2
      min:
        cpu: 0.6
      type: Container

• 查看资源详情

[root@master pod]# kubectl describe namespace default-mem-example
Name:         default-mem-example
Labels:       kubernetes.io/metadata.name=default-mem-example
Annotations:  
Status:       Active

No resource quota.

Resource Limits
 Type       Resource  Min    Max  Default Request  Default Limit  Max Limit/Request Ratio
 ----       --------  ---    ---  ---------------  -------------  -----------------------
 Container  cpu       600m   2    800m             1              -
[root@master pod]#

现在，每当你在 default-mem-example 命名空间中创建 Pod 时，或者某些其他的Kubernetes API客户端创建了等价的 Pod 时，Kubernetes 就会执行下面的步骤：

• 如果 Pod 中的任何容器未声明自己的 CPU 请求和限制，控制面将为该容器设置默认的 CPU 请求和限制。
• 确保该 Pod 中的每个容器的 CPU 请求至少 600 millicpu。
• 确保该 Pod 中每个容器 CPU 请求不大于 2 gcpu。

创建一个超过最大 CPU 限制的 Pod

• Pod 不会创建成功，因为其中定义了一个无法被接受的容器。 该容器之所以无法被接受是因为其中设定了过高的 CPU 限制值

创建一个不满足最小 CPU 请求的 Pod

• Pod 不会创建成功，因为其中定义了一个无法被接受的容器。 该容器无法被接受的原因是其中所设置的 CPU 请求小于最小值的限制

创建一个没有声明 CPU 请求和 CPU 限制的 Pod

• 容器没有声明自己的 CPU 请求和限制， 控制面会根据命名空间中配置 LimitRange 设置默认的 CPU 请求和限制。

只有当 Pod 创建或者更新时，LimitRange 为命名空间规定的 CPU 最小和最大限制才会被强制执行。 如果你对 LimitRange 进行修改，那不会影响此前创建的 Pod。

为命名空间配置内存和 CPU 配额

为命名空间下运行的所有 Pod 设置总的内存和 CPU 配额。你可以通过使用 ResourceQuota对象设置配额.

• 创建命名空间

kubectl create namespace quota-mem-cpu-example

• ResourceQuota 的示例清单

apiVersion: v1
kind: ResourceQuota
metadata:
  name: mem-cpu-demo
spec:
  hard:
    requests.cpu: "1"
    requests.memory: 1Gi
    limits.cpu: "2"
    limits.memory: 2Gi

ResourceQuota 在 uota-mem-cpu-example 命名空间中设置了如下要求：

• 在该命名空间中的每个 Pod 的所有容器都必须要有内存请求和限制，以及 CPU 请求和限制。
• 在该命名空间中所有 Pod 的内存请求总和不能超过 1 GiB。
• 在该命名空间中所有 Pod 的内存限制总和不能超过 2 GiB。
• 在该命名空间中所有 Pod 的 CPU 请求总和不能超过 1 cpu。
• 在该命名空间中所有 Pod 的 CPU 限制总和不能超过 2 cpu。

注意：是namespace下所有pod资源的总和

配置命名空间下 Pod 配额

• Pod配额是配置pod中容器的副本数
• 即使 Deployment 指定了三个副本， 也只有两个 Pod 被创建，原因是之前已经定义了配额

apiVersion: v1
kind: ResourceQuota
metadata:
  name: pod-demo
spec:
  hard:
    pods: "2"

总结

以下是配置命名空间的cpu和内存的默认值，以及最大，最小值

apiVersion: v1
kind: LimitRange
metadata:
  name: mem-limit-range
  namespace: default-mem-example
spec:
  limits:
    - default:
        memory: 512Mi
        cpu: 1
      defaultRequest:
        memory: 256Mi
        cpu: 0.8

      max:  
        memory: 1Gi
        cpu: 2
      min:
        memory: 200Mi
        cpu: 0.6
      type: Container

• 显示如下

[root@master pod]# kubectl describe namespace default-mem-example
Name:         default-mem-example
Labels:       kubernetes.io/metadata.name=default-mem-example
Annotations:  
Status:       Active

No resource quota.

Resource Limits
 Type       Resource  Min    Max  Default Request  Default Limit  Max Limit/Request Ratio
 ----       --------  ---    ---  ---------------  -------------  -----------------------
 Container  cpu       600m   2    800m             1              -
 Container  memory    200Mi  1Gi  256Mi            512Mi          -
[root@master pod]#

• pod中的容器不指定cpu，内存的限制和请求时，将使用命名空间设置的默认值；
• pod中的容器只设置cpu或者内存的请求时，容器的 CPU 和内存的限制被设置为命名空间的默认 CPU CPU 和内存限制值；
• pod中的容器只设置cpu或者内存的限制时，容器的 CPU 与内存请求，和 ，CPU 与内存限制设置相同；
• 命令空间的配额限制的是该空间中所有pod资源的总和不能超过配额；

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