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當 Kubernetes 集群運行過一段時間或者在被開發(fā)者大量使用后，Kubernetes 資源(例如 CPU 和內(nèi)存)的控制的問題就會顯現(xiàn)出來。而在大多情況下只有集群出問題后，我們才會意識到資源控制的重要性。
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Kubernetes 部署過程如果沒有能充分考慮到將來的擴展性，資源類問題將會非常常見，此類問題與集群的管理和部署團隊的經(jīng)驗有關(guān)。
如果不加以合理控制，一個暴力的應(yīng)用或者開發(fā)者可能影響到共享該集群的所有業(yè)務(wù)，大家因此會相互埋怨、指責并保護性地搶占資源。這對于集群管理和開發(fā)人員都是非常難以處理的場景。
在 Kubernetes 環(huán)境中控制應(yīng)用的計算資源使用有多種方式。大部分情況下，我們可以使用“資源控制”和“限制范圍”。注意存儲管理不在我們討論范圍之內(nèi)，存儲管理可以通過持久卷Persistent Volume 件，以實現(xiàn)針對不同的存儲控制需求。
資源配額是一種控制 Kubernetes 計算資源的方法。本文告訴你如何使用該功能來管理開發(fā)人員行為并控制應(yīng)用的資源使用。
什么是資源配額
簡而言之，資源配額 提供了限制每個命名空間資源消耗的約束條件，它們只能在命名空間級別上應(yīng)用，這意味著它們可以應(yīng)用于計算資源，并限制命名空間內(nèi)的對象數(shù)量。
Kubernetes資源配額通過 ResourceQuota 對象來為每個命名空間設(shè)置資源配額，對以下對象類型的 CPU 和內(nèi)存進行限制：
- 吊艙Pod
- 服務(wù)Service
- 機密信息Secret
- 持久卷斷言Persistent Volume Claim(PVC)
- 配置映射ConfigMap
Kubernetes 通過 request 和 limit 兩個參數(shù)對 CPU 和內(nèi)存進行限制(參考 LimitRange 文檔)。前者表示容器最小被保證資源，后者表示容器最大可用資源。實際上最大可用資源還受限于其它容器的實際使用情況。
下一張圖片解釋了配額中 request 和 limit 的區(qū)別：
Requests and limits in Kubernetes resource quotas下面我們就通過一個例子來說明如何設(shè)置資源配額來創(chuàng)建約束，將應(yīng)用程序限制在某些資源上，它還展示了實現(xiàn)資源配額以獲得對 Kubernetes 的控制的有用性。
準備環(huán)境
首先你需要一個 Kubernetes 環(huán)境。以下是我使用 Kubernetes 環(huán)境：
- Minikube v1.14.2
- Fedora 33 操作系統(tǒng)
- 互聯(lián)網(wǎng)接入
如果你想在 Linux 機器上通過 Minikube 搭建 Kubernetes 測試環(huán)境，可以參考 Bryant Son 的《Minikube 入門》 一文。Window 或者 macOS 用戶可以參考這篇文章。
設(shè)置資源配額
這里我們僅展示 CPU 配額設(shè)置步驟，配置內(nèi)存配額或兩者的組合與之類似。
在生產(chǎn)環(huán)境中，CPU 是最需要被控制的資源，尤其是在多應(yīng)用的場景下特別需要注意防止某些應(yīng)用消耗太多 CPU 而影響到其它應(yīng)用。
首先我們創(chuàng)建一個命名空間，在其中設(shè)置 CPU 配額：
- $ kubectl create namespace quota-test
- namespace/quota-test created
準備 cpu-quota.yaml 文件，內(nèi)容如下：
- apiVersion: v1
- kind: ResourceQuota
- metadata:
- name: test-cpu-quota
- spec:
- hard:
- requests.cpu: "100m"
- limits.cpu: "200m"
應(yīng)用 CPU 配額到 Kubernetes 集群：
- $ kubectl apply -f cpu-qouta.yaml
- resourcequota/test-cpu-quota created
使用 kubectl describe 檢查配額配置情況：
- $ kubectl describe resourcequota/test-cpu-quota --namespace quota-test
- Name: test-cpu-quota
- Namespace: quota-test
- Resource Used Hard
- -------- ---- ----
- limits.cpu 0 200m
- requests.cpu 0 100m
在 Used resources 列中顯示了當前情況，該列值會隨著吊艙Pod的部署而變化。
下面是我們來驗證限額管理的場景。我們將在同一命名空間下部署三個不同的吊艙，為它們配置以不同的資源限制如下：
- PodA：第一個被實例化，使用 50% 可用 CPU 資源
- PodB：第二個被實例化，使用其余 50% 可用 CPU 資源
- PodC：沒有可用 CPU 資源，因此不會被部署
部署吊艙
PodA：
- $ kubectl create -n quota-test -f - << EOF
- apiVersion: v1
- kind: Pod
- metadata:
- name: poda
- spec:
- containers:
- - name: quota-test
- image: busybox
- imagePullPolicy: IfNotPresent
- command: ['sh', '-c', 'echo Pod is Running ; sleep 5000']
- resources:
- requests:
- cpu: "50m"
- limits:
- cpu: "100m"
- restartPolicy: Never
- EOF
部署 PodA 后，再次查看配額描述信息中的 Used CPU 信息：
- $ kubectl describe resourcequota/test-cpu-quota --namespace quota-test
- Name: test-cpu-quota
- Namespace: quota-test
- Resource Used Hard
- -------- ---- ----
- limits.cpu 100m 200m
- requests.cpu 50m 100m
PodB：
- $ kubectl create -n quota-test -f - << EOF
- apiVersion: v1
- kind: Pod
- metadata:
- name: podb
- spec:
- containers:
- - name: quota-test
- image: busybox
- imagePullPolicy: IfNotPresent
- command: ['sh', '-c', 'echo Pod is Running ; sleep 5000']
- resources:
- requests:
- cpu: "50m"
- limits:
- cpu: "100m"
- restartPolicy: Never
- EOF
再次查看 CPU 資源使用，此時 PodB 啟動后 CPU 限制已經(jīng)達到上限：
- $ kubectl describe resourcequota/test-cpu-quota --namespace quota-test
- Name: test-cpu-quota
- Namespace: quota-test
- Resource Used Hard
- -------- ---- ----
- limits.cpu 200m 200m
- requests.cpu 100m 100m
PodC：
試著創(chuàng)建 PodC，此時 CPU 配額已經(jīng)被 PodA 和 PodB 用盡：
- $ kubectl create -n quota-test -f - << EOF
- apiVersion: v1
- kind: Pod
- metadata:
- name: podc
- spec:
- containers:
- - name: quota-test
- image: busybox
- imagePullPolicy: IfNotPresent
- command: ['sh', '-c', 'echo Pod is Running ; sleep 5000']
- resources:
- requests:
- cpu: "5m"
- limits:
- cpu: "10m"
- restartPolicy: Never
- EOF
正我們期望，第三個 Pod 無法被啟動，配額限制了吊艙的創(chuàng)建：
- Error from server (Forbidden): error when creating "STDIN": pods "podc" is forbidden: exceeded quota: test-cpu-quota, requested: limits.cpu=10m,requests.cpu=5m, used: limits.cpu=200m,requests.cpu=100m, limited: limits.cpu=200m,requests.cpu=100m
如我們的例子所示，定義合理的資源配額限制開發(fā)者行為對 Kubernetes 管理十分重要。
清理
刪除剛才創(chuàng)建的命名空間 quota-test:
- $ kubectl delete -n quota-test
規(guī)劃資源配額
Kubernetes 中提供多種方式來控制資源的搶占和使用，合理的規(guī)劃和配置配額、限制范圍和其它原生參數(shù)對保持集群的穩(wěn)定性十分必要。
你應(yīng)該十分謹慎地控制計算資源的資源配額，特別是關(guān)鍵業(yè)務(wù)的生產(chǎn)應(yīng)用環(huán)境。
在規(guī)劃資源配額時，開發(fā)人員的參與很重要，需要他們預估并給出最合理的資源使用值。
網(wǎng)站標題：Kubernetes資源配額使用指南
標題鏈接：http://www.dlmjj.cn/article/dhoossh.html
