Kubernetes内存/CPU配额

在 Kubernetes 中，命名空间是一种将集群资源划分为多个独立的虚拟集群的方法。通过为命名空间配置内存和 CPU 配额，我们可以更好地控制和管理集群资源的使用。本文将介绍如何在 Kubernetes 中为命名空间配置内存和 CPU 配额，以便实现对集群资源的优化和限制。

一、准备开始

必须拥有一个 Kubernetes 的集群，同时必须配置 kubectl 命令行工具与集群通信。 建议在至少有两个不作为控制平面主机的节点的集群上运行本教程。 如果还没有集群，可以通过 Minikube 构建一个自己的集群，或者可以使用下面的 Kubernetes 练习环境之一：

• Killercoda
• 玩转 Kubernetes

在集群里必须要有创建命名空间的权限。集群中每个节点至少有 1 GiB 的内存。

二、创建命名空间

创建一个命名空间，以便本练习中创建的资源和集群的其余部分相隔离。

kubectl create namespace quota-mem-cpu-example

三、创建ResourceQuota

下面是 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

创建 ResourceQuota：

kubectl apply -f https://k8s.io/examples/admin/resource/quota-mem-cpu.yaml --namespace=quota-mem-cpu-example

查看 ResourceQuota 详情：

kubectl get resourcequota mem-cpu-demo --namespace=quota-mem-cpu-example --output=yaml

ResourceQuota 在 quota-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。

四、创建Pod

以下是 Pod 的示例清单：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: quota-mem-cpu-demo
spec:
containers:
- name: quota-mem-cpu-demo-ctr
image: nginx
resources:
limits:
memory: "800Mi"
cpu: "800m"
requests:
memory: "600Mi"
cpu: "400m"

创建 Pod：

kubectl apply -f https://k8s.io/examples/admin/resource/quota-mem-cpu-pod.yaml --namespace=quota-mem-cpu-example

确认 Pod 正在运行，并且其容器处于健康状态：

kubectl get pod quota-mem-cpu-demo --namespace=quota-mem-cpu-example

再查看 ResourceQuota 的详情：

kubectl get resourcequota mem-cpu-demo --namespace=quota-mem-cpu-example --output=yaml

输出结果显示了配额以及有多少配额已经被使用。可以看到 Pod 的内存和 CPU 请求值及限制值没有超过配额。

status:
hard:
limits.cpu: "2"
limits.memory: 2Gi
requests.cpu: "1"
requests.memory: 1Gi
used:
limits.cpu: 800m
limits.memory: 800Mi
requests.cpu: 400m
requests.memory: 600Mi

如果有 jq 工具的话，可以通过（使用 JSONPath） 直接查询 used 字段的值，并且输出整齐的 JSON 格式。

kubectl get resourcequota mem-cpu-demo --namespace=quota-mem-cpu-example -o jsonpath='{ .status.used }' | jq .

五、创建第二个Pod

以下为第二个 Pod 的清单：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: quota-mem-cpu-demo-2
spec:
containers:
- name: quota-mem-cpu-demo-2-ctr
image: redis
resources:
limits:
memory: "1Gi"
cpu: "800m"
requests:
memory: "700Mi"
cpu: "400m"

在清单中，可以看到 Pod 的内存请求为 700 MiB。 请注意新的内存请求与已经使用的内存请求之和超过了内存请求的配额： 600 MiB + 700 MiB > 1 GiB。

尝试创建 Pod：

kubectl apply -f https://k8s.io/examples/admin/resource/quota-mem-cpu-pod-2.yaml --namespace=quota-mem-cpu-example

第二个 Pod 不能被创建成功。输出结果显示创建第二个 Pod 会导致内存请求总量超过内存请求配额。

Error from server (Forbidden): error when creating "examples/admin/resource/quota-mem-cpu-pod-2.yaml":
pods "quota-mem-cpu-demo-2" is forbidden: exceeded quota: mem-cpu-demo,
requested: requests.memory=700Mi,used: requests.memory=600Mi, limited: requests.memory=1Gi

六、清理

删除命名空间：

kubectl delete namespace quota-mem-cpu-example