为命名空间配置 CPU 最小和最大约束

本页介绍如何为命名空间中容器和 Pod 使用的 CPU 资源设置最小和最大值。 你可以通过 LimitRange 对象声明 CPU 的最小和最大值. 如果 Pod 不能满足 LimitRange 的限制，它就不能在命名空间中创建。

Before you begin

你必须拥有一个 Kubernetes 的集群，同时你的 Kubernetes 集群必须带有 kubectl 命令行工具。 建议在至少有两个节点的集群上运行本教程，且这些节点不作为控制平面主机。 如果你还没有集群，你可以通过 Minikube 构建一个你自己的集群，或者你可以使用下面任意一个 Kubernetes 工具构建：

• Katacoda
• 玩转 Kubernetes

你的集群中每个节点至少要有 1 个 CPU 可用才能运行本任务示例。

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资源相隔离。

kubectl create namespace constraints-cpu-example

创建 LimitRange 和 Pod

这里给出了 LimitRange 的配置文件：

admin/resource/cpu-constraints.yaml

apiVersion: v1
kind: LimitRange
metadata:
  name: cpu-min-max-demo-lr
spec:
  limits:
  - max:
      cpu: "800m"
    min:
      cpu: "200m"
    type: Container

创建 LimitRange:

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

查看 LimitRange 详情：

kubectl get limitrange cpu-min-max-demo-lr --output=yaml --namespace=constraints-cpu-example

输出结果显示 CPU 的最小和最大限制符合预期。但需要注意的是，尽管你在 LimitRange 的配置文件中你没有声明默认值，默认值也会被自动创建。

limits:
- default:
    cpu: 800m
  defaultRequest:
    cpu: 800m
  max:
    cpu: 800m
  min:
    cpu: 200m
  type: Container

现在不管什么时候在 constraints-cpu-example 命名空间中创建容器，Kubernetes 都会执行下面这些步骤：

• 如果容器没有声明自己的 CPU 请求和限制，将为容器指定默认 CPU 请求和限制。

• 核查容器声明的 CPU 请求确保其大于或者等于 200 millicpu。

• 核查容器声明的 CPU 限制确保其小于或者等于 800 millicpu。

这里给出了包含一个容器的 Pod 的配置文件。 该容器声明了 500 millicpu 的 CPU 请求和 800 millicpu 的 CPU 限制。 这些参数满足了 LimitRange 对象规定的 CPU 最小和最大限制。

admin/resource/cpu-constraints-pod.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: constraints-cpu-demo
spec:
  containers:
  - name: constraints-cpu-demo-ctr
    image: nginx
    resources:
      limits:
        cpu: "800m"
      requests:
        cpu: "500m"

创建Pod：

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

确认一下 Pod 中的容器在运行：

kubectl get pod constraints-cpu-demo --namespace=constraints-cpu-example

查看 Pod 的详情：

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

输出结果表明容器的 CPU 请求为 500 millicpu，CPU 限制为 800 millicpu。 这些参数满足 LimitRange 规定的限制范围。

resources:
  limits:
    cpu: 800m
  requests:
    cpu: 500m

删除 Pod

kubectl delete pod constraints-cpu-demo --namespace=constraints-cpu-example

尝试创建一个超过最大 CPU 限制的 Pod

这里给出了包含一个容器的 Pod 的配置文件。容器声明了 500 millicpu 的 CPU 请求和 1.5 CPU 的 CPU 限制。

admin/resource/cpu-constraints-pod-2.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: constraints-cpu-demo-2
spec:
  containers:
  - name: constraints-cpu-demo-2-ctr
    image: nginx
    resources:
      limits:
        cpu: "1.5"
      requests:
        cpu: "500m"

尝试创建 Pod：

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

输出结果表明 Pod 没有创建成功，因为容器声明的 CPU 限制太大了：

Error from server (Forbidden): error when creating "examples/admin/resource/cpu-constraints-pod-2.yaml":
pods "constraints-cpu-demo-2" is forbidden: maximum cpu usage per Container is 800m, but limit is 1500m.

尝试创建一个不满足最小 CPU 请求的 Pod

这里给出了包含一个容器的 Pod 的配置文件。该容器声明了100 millicpu的 CPU 请求和800 millicpu的 CPU 限制。

admin/resource/cpu-constraints-pod-3.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: constraints-cpu-demo-3
spec:
  containers:
  - name: constraints-cpu-demo-3-ctr
    image: nginx
    resources:
      limits:
        cpu: "800m"
      requests:
        cpu: "100m"

尝试创建 Pod：

kubectl apply -f https://k8s.io/examples/admin/resource/cpu-constraints-pod-3.yaml --namespace=constraints-cpu-example

输出结果显示 Pod 没有创建成功，因为容器声明的 CPU 请求太小了：

Error from server (Forbidden): error when creating "examples/admin/resource/cpu-constraints-pod-3.yaml":
pods "constraints-cpu-demo-4" is forbidden: minimum cpu usage per Container is 200m, but request is 100m.

创建一个没有声明 CPU 请求和 CPU 限制的 Pod

这里给出了包含一个容器的 Pod 的配置文件。该容器没有设定 CPU 请求和 CPU 限制。

admin/resource/cpu-constraints-pod-4.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: constraints-cpu-demo-4
spec:
  containers:
  - name: constraints-cpu-demo-4-ctr
    image: vish/stress

创建 Pod：

kubectl apply -f https://k8s.io/examples/admin/resource/cpu-constraints-pod-4.yaml --namespace=constraints-cpu-example

查看 Pod 的详情：

kubectl get pod constraints-cpu-demo-4 --namespace=constraints-cpu-example --output=yaml

输出结果显示 Pod 的容器有个 800 millicpu 的 CPU 请求和 800 millicpu 的 CPU 限制。 容器是怎样得到那些值的呢？

resources:
  limits:
    cpu: 800m
  requests:
    cpu: 800m

因为你的 Container 没有声明自己的 CPU 请求和限制，LimitRange 给它指定了 默认的 CPU 请求和限制

此时，你的容器可能运行也可能没有运行。 回想一下，本任务的先决条件是你的节点要有 1 个 CPU。 如果你的每个节点仅有 1 个 CPU，那么可能没有任何一个节点可以满足 800 millicpu 的 CPU 请求。 如果你在用的节点恰好有两个 CPU，那么你才可能有足够的 CPU 来满足 800 millicpu 的请求。

kubectl delete pod constraints-cpu-demo-4 --namespace=constraints-cpu-example

CPU 最小和最大限制的强制执行

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。

最小和最大 CPU 限制范围的动机

作为集群管理员，你可能想设定 Pod 可以使用的 CPU 资源限制。例如：

• 集群中的每个节点有两个 CPU。你不想接受任何请求超过 2 个 CPU 的 Pod，因为集群中没有节点可以支持这种请求。
• 你的生产和开发部门共享一个集群。你想允许生产工作负载消耗 3 个 CPU， 而开发部门工作负载的消耗限制为 1 个 CPU。 你可以为生产和开发创建不同的命名空间，并且为每个命名空间都应用 CPU 限制。

清理

删除你的命名空间：

kubectl delete namespace constraints-cpu-example

What's next

集群管理员参考：

• 为命名空间配置默认内存请求和限制
• 为命名空间配置内存限制的最小值和最大值
• 为命名空间配置 CPU 限制的最小值和最大值
• 为命名空间配置内存和 CPU 配额
• 为命名空间配置 Pod 配额
• 为 API 对象配置配额

应用开发者参考：

• 为容器和 Pod 分配内存资源
• 为容器和 Pod 分配 CPU 资源
• 为 Pod 配置服务质量