Kubernetes调整内存资源

Kubernetes 节点会基于 Pod 的 requests 为 Pod 分配资源， 并基于 Pod 的容器中指定的 limits 限制 Pod 的资源使用。本篇教程详细说明如何在不重启 Pod 或其容器的情况下调整分配给运行中 Pod 容器的 CPU 和内存资源。

对于原地调整 Pod 资源而言：

1、针对 CPU 和内存资源的容器的 requests 和 limits 是可变更的；

2、Pod 状态中 containerStatuses 的 allocatedResources 字段反映了分配给 Pod 容器的资源；

3、Pod 状态中 containerStatuses 的 resources 字段反映了如同容器运行时所报告的、针对正运行的容器配置的实际资源 requests 和 limits；

4、Pod 状态中 resize 字段显示上次请求待处理的调整状态。此字段可以具有以下值：

• Proposed：此值表示请求调整已被确认，并且请求已被验证和记录；
• InProgress：此值表示节点已接受调整请求，并正在将其应用于 Pod 的容器；
• Deferred：此值意味着在此时无法批准请求的调整，节点将继续重试。 当其他 Pod 退出并释放节点资源时，调整可能会被真正实施；
• Infeasible：此值是一种信号，表示节点无法承接所请求的调整值。 如果所请求的调整超过节点可分配给 Pod 的最大资源，则可能会发生这种情况。

一、准备

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

Kubernetes 服务器版本必须不低于版本 1.27. 要获知版本信息，请输入 kubectl version.

二、容器调整策略

调整策略允许更精细地控制 Pod 中的容器如何针对 CPU 和内存资源进行调整。 例如，容器的应用程序可以处理 CPU 资源的调整而不必重启， 但是调整内存可能需要应用程序重启，因此容器也必须重启。

为了实现这一点，容器规约允许用户指定 resizePolicy。 针对调整 CPU 和内存可以设置以下重启策略：

• NotRequired：在运行时调整容器的资源；
• RestartContainer：重启容器并在重启后应用新资源。

如果未指定 resizePolicy[*].restartPolicy，则默认为 NotRequired。

如果 Pod 的 restartPolicy 为 Never，则 Pod 中所有容器的调整重启策略必须被设置为 NotRequired。下面的示例显示了一个 Pod，其中 CPU 可以在不重启容器的情况下进行调整，但是内存调整需要重启容器。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: qos-demo-5
namespace: qos-example
spec:
containers:
- name: qos-demo-ctr-5
image: nginx
resizePolicy:
- resourceName: cpu
restartPolicy: NotRequired
- resourceName: memory
restartPolicy: RestartContainer
resources:
limits:
memory: "200Mi"
cpu: "700m"
requests:
memory: "200Mi"
cpu: "700m"

在上述示例中，如果所需的 CPU 和内存请求或限制已更改，则容器将被重启以调整其内存。

三、具有资源请求和限制的Pod

可以通过为 Pod 的容器指定请求和/或限制来创建 Guaranteed 或 Burstable 服务质量类的 Pod。考虑以下包含一个容器的 Pod 的清单。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: qos-demo-5
namespace: qos-example
spec:
containers:
- name: qos-demo-ctr-5
image: nginx
resources:
limits:
memory: "200Mi"
cpu: "700m"
requests:
memory: "200Mi"
cpu: "700m"

在 qos-example 名字空间中创建该 Pod：

kubectl create namespace qos-example
kubectl create -f https://k8s.io/examples/pods/qos/qos-pod-5.yaml --namespace=qos-example

此 Pod 被分类为 Guaranteed QoS 类，请求 700m CPU 和 200Mi 内存。查看有关 Pod 的详细信息：

kubectl get pod qos-demo-5 --output=yaml --namespace=qos-example

另请注意，resizePolicy[*].restartPolicy 的值默认为 NotRequired， 表示可以在容器运行的情况下调整 CPU 和内存大小。

spec:
containers:
...
resizePolicy:
- resourceName: cpu
restartPolicy: NotRequired
- resourceName: memory
restartPolicy: NotRequired
resources:
limits:
cpu: 700m
memory: 200Mi
requests:
cpu: 700m
memory: 200Mi
...
containerStatuses:
...
name: qos-demo-ctr-5
ready: true
...
allocatedResources:
cpu: 700m
memory: 200Mi
resources:
limits:
cpu: 700m
memory: 200Mi
requests:
cpu: 700m
memory: 200Mi
restartCount: 0
started: true
...
qosClass: Guaranteed

四、更新Pod的资源

假设要求的 CPU 需求已上升，现在需要 0.8 CPU。这通常由 VerticalPodAutoscaler (VPA) 这样的实体确定并可能以编程方式应用。

尽管可以更改 Pod 的请求和限制以表示新的期望资源， 但无法更改 Pod 创建时所归属的 QoS 类。

现在对 Pod 的 Container 执行 patch 命令，将容器的 CPU 请求和限制均设置为 800m：

kubectl -n qos-example patch pod qos-demo-5 --patch '{"spec":{"containers":[{"name":"qos-demo-ctr-5", "resources":{"requests":{"cpu":"800m"}, "limits":{"cpu":"800m"}}}]}}'

在 Pod 已打补丁后查询其详细信息。

kubectl get pod qos-demo-5 --output=yaml --namespace=qos-example

以下 Pod 规约反映了更新后的 CPU 请求和限制：

spec:
containers:
...
resources:
limits:
cpu: 800m
memory: 200Mi
requests:
cpu: 800m
memory: 200Mi
...
containerStatuses:
...
allocatedResources:
cpu: 800m
memory: 200Mi
resources:
limits:
cpu: 800m
memory: 200Mi
requests:
cpu: 800m
memory: 200Mi
restartCount: 0
started: true

观察到 allocatedResources 的值已更新，反映了新的预期 CPU 请求。 这表明节点能够容纳提高后的 CPU 资源需求。

在 Container 状态中，更新的 CPU 资源值显示已应用新的 CPU 资源。 Container 的 restartCount 保持不变，表示已在无需重启容器的情况下调整了容器的 CPU 资源。

五、清理

删除名字空间：

kubectl delete namespace qos-example