为命名空间配置最小和最大 CPU 约束

定义命名空间的有效 CPU 资源限制范围，以便该命名空间中的每个新 Pod 都在你配置的范围内。

本页介绍如何为一个命名空间设置容器和 Pod 所使用的 CPU 资源的最小值和最大值。你可以在 LimitRange 对象中指定 CPU 的最小值和最大值。如果 Pod 不符合 LimitRange 施加的约束，则不能在该命名空间中创建。

开始之前

你需要拥有一个 Kubernetes 集群，并且 kubectl 命令行工具必须配置为与你的集群通信。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。如果你还没有集群，可以使用 minikube 创建一个，或者使用以下 Kubernetes 实验环境之一：

你必须有在集群中创建命名空间的权限。

集群中的每个节点必须至少有 1.0 CPU 可供 Pod 使用。请参阅CPU 的含义以了解 Kubernetes 中“1 CPU”的含义。

创建命名空间

创建一个命名空间，以便你在本练习中创建的资源与集群的其余部分隔离。

kubectl create namespace constraints-cpu-example

创建 LimitRange 和 Pod

下面是一个示例 LimitRange 的清单：

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 的详细信息

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

输出显示了预期的最小和最大 CPU 约束。但请注意，即使你没有在 LimitRange 的配置文件中指定默认值，它们也会被自动创建。

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

现在，无论何时你在 constraints-cpu-example 命名空间中创建 Pod（或 Kubernetes API 的其他客户端创建等效 Pod），Kubernetes 都会执行以下步骤：

如果该 Pod 中的任何容器未指定其自己的 CPU 请求和限制，则控制平面会将默认的 CPU 请求和限制分配给该容器。
验证该 Pod 中的每个容器都指定的 CPU 请求大于或等于 200 millicpu。
验证该 Pod 中的每个容器都指定的 CPU 限制小于或等于 800 millicpu。

说明

创建 LimitRange 对象时，你也可以指定 huge-pages 或 GPU 的限制。然而，当这些资源同时指定了 default 和 defaultRequest 时，这两个值必须相同。

下面是一个包含一个容器的 Pod 的清单。该容器的清单指定 CPU 请求为 500 millicpu，CPU 限制为 800 millicpu。这些值满足了该命名空间 LimitRange 施加的最小和最大 CPU 约束。

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

验证 Pod 正在运行且其容器健康

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

查看 Pod 的详细信息

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

输出显示 Pod 的唯一容器的 CPU 请求为 500 millicpu，CPU 限制为 800 millicpu。这些值满足了 LimitRange 施加的约束。

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

删除 Pod

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

尝试创建一个超出最大 CPU 约束的 Pod

下面是一个包含一个容器的 Pod 的清单。该容器指定 CPU 请求为 500 millicpu，CPU 限制为 1.5 cpu。

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

输出显示 Pod 未能创建，因为它定义了一个不可接受的容器。该容器不可接受，因为它指定的 CPU 限制过大。

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

下面是一个包含一个容器的 Pod 的清单。该容器指定 CPU 请求为 100 millicpu，CPU 限制为 800 millicpu。

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

输出显示 Pod 未能创建，因为它定义了一个不可接受的容器。该容器不可接受，因为它指定的 CPU 请求低于强制要求的最小值。

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

创建一个未指定任何 CPU 请求或限制的 Pod

下面是一个包含一个容器的 Pod 的清单。该容器未指定 CPU 请求，也未指定 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 的详细信息

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

输出显示 Pod 的唯一容器的 CPU 请求为 800 millicpu，CPU 限制为 800 millicpu。该容器如何获得这些值？

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

由于该容器未指定其自己的 CPU 请求和限制，控制平面应用了该命名空间 LimitRange 中的默认 CPU 请求和限制。

此时，你的 Pod 可能正在运行，也可能没有运行。回想一下，本任务的一个先决条件是你的节点必须至少有 1 CPU 可供使用。如果你的每个节点只有 1 CPU，则可能没有足够的可分配 CPU 来满足 800 millicpu 的请求。如果你使用的节点有 2 CPU，那么你可能就有足够的 CPU 来满足 800 millicpu 的请求。

删除你的 Pod

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

强制执行最小和最大 CPU 约束

LimitRange 对命名空间施加的最大和最小 CPU 约束仅在创建或更新 Pod 时强制执行。如果你更改 LimitRange，它不会影响之前已创建的 Pod。

设置最小和最大 CPU 约束的动机

作为集群管理员，你可能希望对 Pod 可以使用的 CPU 资源施加限制。例如：

集群中的每个节点有 2 个 CPU。你不希望接受任何请求超过 2 个 CPU 的 Pod，因为集群中没有节点可以支持该请求。
集群由你的生产和开发部门共享。你希望允许生产工作负载最多消耗 3 个 CPU，而希望开发工作负载限制在 1 个 CPU。你可以为生产和开发分别创建独立的命名空间，并对每个命名空间应用 CPU 约束。

清理

删除你的命名空间

kubectl delete namespace constraints-cpu-example

下一步

对于集群管理员

对于应用开发者

最后修改时间：太平洋标准时间 2024 年 10 月 30 日下午 5:17：KEP 2837: Pod 级别资源 Alpha (0374213f57)