Kubernetes的资源模型与资源管理(20250219)
Kubernetes的资源模型与资源管理(20250219) Pod 是最小的原子调度单位。这也就意味着,所有跟调度和资源管理相关的属性都应该是属于 Pod 对象的字段。而这其中最重要的部门,就是 Pod 的 CPU 和内存配置
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: frontend
spec:
containers:
- name: db
image: mysql
env:
- name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
value: "password"
resources:
requests:
memory: "64Mi"
cpu: "250m"
limits:
memory: "128Mi"
cpu: "500m"
- name: wp
image: wordpress
resources:
requests:
memory: "64Mi"
cpu: "250m"
limits:
memory: "128Mi"
cpu: "500m" 在 Kubernetes 中,像 CPU 这样的资源被称作“可压缩资源”(compressible resources)。它的典型特点是,当可压缩资源不足时,Pod 只会“饥饿”,但不会退出。
而像内存这样的资源,则被称作“不可压缩资源(incompressible resources)。当不可压缩资源不足时,Pod 就会由于 OOM(Out-Of-Memory)被内核杀掉。
CPU是可压缩资源,当CPU不足时POD只会饥饿不会退出。内存和硬盘是不可压缩资源,当不可压缩资源不足时,POD就会由于OOM等被内核杀掉
Kubernetes 里为 CPU 设置的单位是“CPU 的个数”。比如,cpu=1 指的就是,这个 Pod 的 CPU 限额是 1 个 CPU。当然,详细“1 个 CPU”在宿主机上如何解释,是 1 个 CPU 焦点,还是 1 个 vCPU,还是 1 个 CPU 的超线程(Hyperthread),完全取决于宿主机的 CPU 实现方式。Kubernetes 只负责保证 Pod 能够使用到“1 个 CPU”的盘算本领。
环境cpu=1 的等效资源性能特点物理机(无超线程)1 物理焦点稳定,独占物理资源物理机(有超线程)1 超线程(逻辑 CPU)可能受同焦点其他超线程负载影响云虚拟机(通用实例)1 vCPU(通常为超线程或部门物理焦点)共享物理资源,性能可能波动容器运行时(cgroups)100ms/100ms 的 CPU 时间片算力隔离,但依靠宿主机的 CPU 调度机制 此外,Kubernetes 允许你将 CPU 限额设置为分数,比如在我们的例子里,CPU limits 的值就是 500m。所谓 500m,指的就是 500 millicpu,也就是 0.5 个 CPU 的意思。这样,这个 Pod 就会被分配到 1 个 CPU 一半的盘算本领。
你也可以直接把这个配置写成 cpu=0.5。但在实际使用时,我还是推荐你使用 500m 的写法,毕竟这才是 Kubernetes 内部通用的 CPU 表示方式。
Pod 里的 requests 和 limits
Kubernetes 里 Pod 的 CPU 和内存资源,实际上还要分为 limits 和 requests 两种环境
spec.containers[].resources.limits.cpu
spec.containers[].resources.limits.memory
spec.containers[].resources.requests.cpu
spec.containers[].resources.requests.memory Kubernetes 的 requests+limits 的做法,其实就是上述思路的一个简化版:用户在提交 Pod 时,可以声明一个相对较小的 requests 值供调度器使用,而 Kubernetes 真正设置给容器 Cgroups 的,则是相对较大的 limits
当 Pod 里的每一个 Container 都同时设置了 requests 和 limits,并且 requests 和 limits 值相等的时候,这个 Pod 就属于 Guaranteed 类别
k8s 三种 QoS 等级: Guaranteed(可保证的)、Burstable(突发的)、BestEffort(尽力而为的)
如下所示:
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: qos-demo
namespace: qos-example
spec:
containers:
- name: qos-demo-ctr
image: nginx
resources:
limits:
memory: "200Mi"
cpu: "700m"
requests:
memory: "200Mi"
cpu: "700m" 必要注意的是,当 Pod 仅设置了 limits 没有设置 requests 的时候,Kubernetes 会自动为它设置与 limits 类似的 requests 值,以是,这也属于 Guaranteed 环境。
而当 Pod 不满足 Guaranteed 的条件,但至少有一个 Container 设置了 requests。那么这个 Pod 就会被划分到 Burstable 类别
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: qos-demo-2
namespace: qos-example
spec:
containers:
- name: qos-demo-2-ctr
image: nginx
resources:
limits
memory: "200Mi"
requests:
memory: "100Mi"只要有一个 container 设置了 requests 就行
而假如一个 Pod 既没有设置 requests,也没有设置 limits,那么它的 QoS 类别就是 BestEffort。比如下面这个例子:
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: qos-demo-3
namespace: qos-example
spec:
containers:
- name: qos-demo-3-ctr
image: nginx 那么,Kubernetes 为 Pod 设置这样三种 QoS 类别,详细有什么作用呢?
实际上,QoS 划分的主要应用场景,是当宿主机资源告急的时候,kubelet 对 Pod 进行 Eviction(即资源接纳)时必要用到的。
Eviction 的默认阈值
当 Kubernetes 所管理的宿主机上不可压缩资源短缺时,就有可能触发 Eviction。比如,可用内存(memory.available)、可用的宿主机磁盘空间(nodefs.available),以及容器运行时镜像存储空间(imagefs.available)
注意,是“不可压缩资源”的短缺。
Kubernetes 为你设置的 Eviction 的默认阈值如下所示
memory.available
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