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K8s Pod 资源进阶

pod 资源限制

资源限制的方法：

• Requests： 申请的资源大小； 刚创建时，申请1G内存，找到符合的节点，然后调度上去；
• Limits： 限制运行过程中的最大使用量； 限制2G，当达到2G就没办法在继续使用了；

限制资源种类。常用有 cpu 和 memory 资源，也可以用来限制 nvidia.com/gpu 资源。限制gpu资源需要先安装对应插件，gpu 的限制方案和cpu 基本一致

Pod资源限制：

• CPU/GPU： 可压缩资源，超载，响应慢；
• 内存： 不可被压缩的资源，超载，触发OOM机制；杀死Pod；看 QOS

限制资源单位

• CPU: 1 核CPU 等于 1000 毫核， 1 核心 = 1000 millicpu(1 Core = 1 m)。 k8s 不允许设置精度小于1m 的CPU 资源。 因此当 CPU 单位小于 1 时， 只能用豪核心表示

• memory: 内存的基本单位是字节数(Bytes)，也可以加上国际单位，十进制的 E、P、T、G、M、K、m，或二进制 Ei、Pi、Ti、Gi、Mi、Ki

  1 MB = 1000 KB = 1000000 Bytes

  1 Mi = 1024 KB = 1038576 bytes

资源限制实战

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-resource
spec:containers:- name: memory-demo-ctrimage: polinux/stresscommand: ["stress"]args: ["--vm", "1", "--vm-bytes", "250M", "--vm-hang", "1" ] # 告知容器尝试分配 150 MiB 内存 resources:requests:cpu: "100m" #  申请 0.1 Core cpu 资源  设置高了。没有可调度node， pod 会一直处于pending 状态memory: "100Mi"  # 申请 100 Mi 内存  设置高了 pendinglimits:cpu: "200m"      # 最多使用 0.2 Core cpu 超了会影响效率memory: "200Mi"  # 最多使用 200 Mi 内存  使用超过设置 会导致 status 为 OOMKilled 内存溢出(OOM) 杀死容器

Pod 服务质量Qos

QoS（Quality of Service），译作 “服务质量保证”， 是作用在Pod 上的一个配置，当kubernetes 创建一个pod 时，它就会给这个Pod 分配一个QoS 等级。

当Pod 过载使用资源时，kubernetes 会根据Pod 对象的服务质量和优先级等完成判定，进而挑选对应的Pod 杀死。kubernetes 根据pod 的Requests 和 Limits 属性，把Pod 对象归类为三类 BestEffort、BurStable、Guaranteed

• Guaranteed: Pod 对象为每个容器(包括initContainer)都设置了CPU资源需求和资源限制，切两者值相同；还同时为每个容器设置了内存需求和限制，并且两者的值相同。这类Pod 对象具有最高级别的服务质量
• Burstable: 至少有一个容器设置 CPU 或内存资源 Requests 属性，但不满足 Guaranteed， 这类Pod具有中级服务质量
• BestEffort: 没有为任何容器设置Requests 和 Limits属性，这类Pod对象服务质量是最低级别

当 kubernetes 集群内存资源紧缺，优先杀死BestEffort类别的容器，因为系统不为该类资源提供任何服务保证，但此类资源最大的好处就是能够尽可能的使用资源。

如果系统中没有BestEffort类别的容器，接下来就轮到BUrstable类别的容器，如果有多个Burstable类别的容器，就看谁的内存资源占用多，就优先干掉谁。比如A容器申请16内存资源，实际使用了95%，而B容器申请了26内存资源，实际使用了80%，但任然会优先干掉A容器，虽然A

容器的用量少，但与自身的Requests值相比，它的占比要大于B容器。

对于Guaranteed类别的容器拥有最高优先级，它们不会被杀死，除非其内存资源需求超限，或者OOM时没有其他更低优先级的Pod对象存在，才会千掉Guaranteed类容器。

Downward API

DownwardAPI可以让容器获取Pod的相关元数据信息，比如Pod名称，Pod的IP，Pod的资源限制等，获取后通过env、volume的方式将相关的环境信息注入到容器中，从而让容器通 过这些信息，来设定容器的运行特性。

• 例如：Nginx进程根据节点的CPU核心数量自动设定要启动的worker 进程数。
• 例如：JVM虛拟根据Pod的内存资源限制，来设定对应容器的堆内存大小。
• 例如：获取Pod名称，以Pod名称注册到某个服务，当Pod结束后，调用prestop清理对应名称的注册信息。

可注入的元数据信息

使用 pod.spec.containers.env. valueFrom. fieldRef 可以注入的字段有：

• metadata.name：Pod对象的名称
• metadata.namespace：Pod对象隶属的名称空间
• metadata.uid: Pod对象的UID
• metadata.labels[‘’]：获取Labe1指定KEY对应的值
• metadata.annotations["’]：获取Annotat ions对应KEY的值
• status.podIP：Pod对象的IP地址
• status.hostIP：节点IP
• status.nodeName：节点名称
• spec.serviceAccountName：Pod对象使用的ServiceAccount资源名称

使用 pod.spec.containers.env.valueFrom.resourceFieldRef 可以注入的字段有：

• requests.cpu
• requests.memory
• limits.cpu
• limits.memory

环境变量方式注入元数据

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-down-apilabels:app: nginx-approle: backendzone: beijing
spec:containers:- name: pod-down-apiimage: nginxcommand: ["/bin/bash" ,  "-c", "env"]resources:requests:cpu: "200m"memory: "32Mi"limits:cpu: "200m"memory: "64Mi"env:- name: APP1_POD_NAMEvalueFrom:fieldRef:fieldPath: metadata.name- name: APP1_POD_NAMESPACEvalueFrom:fieldRef:fieldPath: metadata.namespace- name: APP1_POD_LABELSvalueFrom:fieldRef:fieldPath: metadata.labels['app']- name: APP1_CPU_REQUESTSvalueFrom:resourceFieldRef:resource: requests.cpu- name: APP1_MEM_LIMITSvalueFrom:resourceFieldRef:resource: limits.memorydivisor: 1Mi       # 默认显示为字节，通过 divisor 调整显示单位为兆

存储卷方式注入元数据

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-down-api-volumeslabels:app: nginx-approle: backendzone: beijing
spec:containers:- name: pod-down-apiimage: nginxresources:requests:cpu: "200m"memory: "32Mi"limits:cpu: "200m"memory: "64Mi"volumeMounts:   # 将环境变量挂载到/etc/podinfo 目录中，没注入一条元数据都会产生一个文件- name: podinfomountPath: /etc/infovolumes:- name: podinfodownwardAPI:items:- path: pod_namefieldRef:fieldPath: metadata.name- path: pod_namespacefieldRef:fieldPath: metadata.namespace- path: pod_labelsfieldRef:fieldPath: metadata.labels- path: req_cpuresourceFieldRef:containerName: pod-down-apiresource: requests.cpu- path: limit_memresourceFieldRef:containerName: pod-down-apiresource: limits.memory

为注册服务注入Pod 名称

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: pod-mysql-register
spec:replicas: 10selector:matchLabels:app: toolstemplate:metadata:labels:app: toolsspec:containers:- name: registerimage: tools:latest  # 找一个能够有mysql client的镜像即可imagePullPolicy: IfNotPresentcommand:- "/bin/bash"- "-c"- |mysql -h 172.0.1.1 -uroot -p1234 -e "create database ${POD_NAME//-/_}"sleep 99999999env:- name: POD_NAMEvalueFrom:fieldRef:fieldPath: metadata.namelifecycle:preStop:  # pod 终止前执行exec:command:- "/bin/bash"- "-c"- mysql -h 172.0.1.1 -uroot -p1234 -e "drop database ${POD_NAME//-/_}"

为 JVM 注入堆内存限制

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: pod-tomcat-downward
spec:containers:- name: tomcatimage: tomcat:9.0.63ports:- containerPort: 8080env:- name: JAVA_OPTS   # JVM 内存设置环境变量value: -server -Xms${JVM_XMS} -Xmx${JVM_XMX} -XX:+UseConcMarkSweepGC- name: JVM_XMS   # 读取 resources 配置valueFrom:resourceFieldRef:resource: requests.memory- name: JVM_XMXvalueFrom:resourceFieldRef:resource: limits.memoryresources:requests:memory: 100Milimits:memory: 100Mi