资源请求
学习目标
- 理解资源请求（requests）的概念和作用
- 掌握 CPU 和内存请求的设置方法
- 了解 requests 对调度和资源分配的影响
核心概念
一句话解释
资源请求告诉 Kubernetes 节点需要多少 CPU 和内存，用于调度决策。
Requests vs Limits
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 资源模型 │
├─────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ Requests（请求）： │
│ - Pod 运行需要的最小资源量 │
│ - 用于调度决策（选择有足够资源的节点） │
│ - 节点保证这些资源可用 │
│ │
│ Limits（限制）： │
│ - Pod 可以使用的最大资源量 │
│ - 超过限制会被限制或杀掉 │
│ - 可选设置 │
│ │
│ ┌─────────────────────────────────────────┐ │
│ │ 节点 CPU: 4 核 │ │
│ │ ┌─────────────────────────────────┐ │ │
│ │ │ Pod A: requests: 1 CPU │ │ │
│ │ │ ┌─────────────────────────┐ │ │ │
│ │ │ │ 实际使用 0.5 CPU │ │ │ │
│ │ │ └─────────────────────────┘ │ │ │
│ │ └─────────────────────────────────┘ │ │
│ │ ┌─────────────────────────────────┐ │ │
│ │ │ Pod B: requests: 2 CPU │ │ │
│ │ │ ┌─────────────────────────┐ │ │ │
│ │ │ │ 实际使用 1.5 CPU │ │ │ │
│ │ │ └─────────────────────────┘ │ │ │
│ │ └─────────────────────────────────┘ │ │
│ │ 剩余可调度: 1 CPU (4-1-2) │ │
│ └─────────────────────────────────────────┘ │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
YAML 语法
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: my-pod
spec:
containers:
- name: app
image: nginx
resources:
requests:
cpu: "500m" # 0.5 核 CPU
memory: "128Mi" # 128 MiB 内存
CPU 资源单位
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ CPU 单位 │
├─────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ 1 CPU = 1000m (millicores) │
│ │
│ 示例： │
│ - 0.5 CPU = 500m │
│ - 0.1 CPU = 100m │
│ - 2 CPU = 2000m │
│ - 1/4 CPU = 250m │
│ │
│ 最小单位：1m (0.001 CPU) │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
内存资源单位
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 内存单位 │
├─────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ 二进制单位： │
│ - 1 KiB = 1024 字节 │
│ - 1 MiB = 1024 KiB │
│ - 1 GiB = 1024 MiB │
│ - 1 TiB = 1024 GiB │
│ │
│ 十进制单位： │
│ - 1 KB = 1000 字节 │
│ - 1 MB = 1000 KB │
│ - 1 GB = 1000 MB │
│ - 1 TB = 1000 GB │
│ │
│ 示例： │
│ - 128Mi = 134,217,728 字节 │
│ - 128M = 128,000,000 字节 │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
调度过程
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 调度决策 │
├─────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ Pod: requests: cpu=500m, memory=256Mi │
│ │
│ 节点检查： │
│ ┌─────────────────────────────────────────┐ │
│ │ Node1: 可用 CPU=1000m, 可用内存=512Mi │ │
│ │ 1000m >= 500m ✓ │ │
│ │ 512Mi >= 256Mi ✓ │ │
│ │ → 可以调度 │ │
│ └─────────────────────────────────────────┘ │
│ │
│ ┌─────────────────────────────────────────┐ │
│ │ Node2: 可用 CPU=200m, 可用内存=1Gi │ │
│ │ 200m < 500m ✗ │ │
│ │ → 不可调度 │ │
│ └─────────────────────────────────────────┘ │
│ │
│ 结果：Pod 调度到 Node1 │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
资源配额影响
# ResourceQuota 限制 Namespace 总资源
apiVersion: v1
kind: ResourceQuota
metadata:
name: compute-quota
namespace: my-namespace
spec:
hard:
requests.cpu: "10" # 总 CPU 请求上限
requests.memory: "20Gi" # 总内存请求上限
pods: "20" # Pod 数量上限
LimitRange 默认值
# LimitRange 设置默认 requests
apiVersion: v1
kind: LimitRange
metadata:
name: default-limits
namespace: my-namespace
spec:
limits:
- default:
cpu: "500m"
memory: "256Mi"
defaultRequest:
cpu: "100m"
memory: "128Mi"
type: Container
实践练习
练习 1：设置资源请求
# pod-requests.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: requests-pod
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx
resources:
requests:
cpu: "250m"
memory: "128Mi"
kubectl apply -f pod-requests.yaml
kubectl describe pod requests-pod | grep -A 5 "Requests"
练习 2：观察资源分配
# 查看节点资源分配
kubectl describe node <node-name> | grep -A 10 "Allocated resources"
# 查看 Pod 的资源请求
kubectl get pod <pod-name> -o yaml | grep -A 5 resources
练习 3：资源不足时的调度
# pod-big-requests.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: big-pod
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx
resources:
requests:
cpu: "100" # 请求 100 核 CPU
memory: "200Gi" # 请求 200 GiB 内存
kubectl apply -f pod-big-requests.yaml
kubectl get pod big-pod
# 状态应该是 Pending
# 查看调度失败原因
kubectl describe pod big-pod | grep -A 10 Events
练习 4：多容器 Pod 资源请求
# pod-multi-container.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: multi-container
spec:
containers:
- name: app
image: nginx
resources:
requests:
cpu: "200m"
memory: "128Mi"
- name: sidecar
image: busybox
command: ["sleep", "3600"]
resources:
requests:
cpu: "100m"
memory: "64Mi"
# 总请求：cpu=300m, memory=192Mi
练习 5：查看资源使用
# 安装 metrics-server（如果未安装）
kubectl apply -f https://github.com/kubernetes-sigs/metrics-server/releases/latest/download/components.yaml
# 查看 Pod 实际资源使用
kubectl top pod <pod-name>
# 查看节点资源使用
kubectl top node
最佳实践
1. 设置合理的 requests
- 基于实际资源使用情况
- 留有一定余量
2. 使用工具测量
- kubectl top 查看实际使用
- Prometheus 监控历史数据
3. 避免资源浪费
- 不要设置过大的 requests
- 会导致资源利用率低
4. 避免资源不足
- 不要设置过小的 requests
- 会导致 OOM 或性能问题
常见问题
1. Pod 一直 Pending
# 检查节点可用资源
kubectl describe node <node-name> | grep -A 10 "Allocated resources"
# 检查 Pod 的 requests
kubectl get pod <pod-name> -o yaml | grep -A 5 resources
# 检查是否有 ResourceQuota 限制
kubectl get resourcequota -n <namespace>
2. 如何确定合适的 requests
# 查看实际资源使用
kubectl top pod <pod-name>
# 查看历史数据（需要 Prometheus）
# 建议 requests 设置为实际使用的 1.5-2 倍
3. requests 和 limits 的关系
# 建议设置
resources:
requests:
cpu: "500m" # 保证的资源
memory: "256Mi"
limits:
cpu: "1000m" # 最大资源
memory: "512Mi"
# 不设置 limits 时
# - CPU: Pod 可以使用节点所有可用 CPU（共享）
# - 内存: 无限制，可能导致 OOM
小结
| 要点 | 说明 |
|---|---|
| requests | Pod 需要的最小资源量 |
| 作用 | 用于调度决策，节点保证这些资源 |
| CPU 单位 | 1 CPU = 1000m (millicores) |
| 内存单位 | MiB (二进制), MB (十进制) |
| 调度影响 | 节点必须有足够的可用资源 |
| 最佳实践 | 基于实际使用设置合理的 requests |
练习编辑器
bash
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