当在Kubernetes中使用容器时，重要的是要知道所涉及的资源是什么以及如何需要它们。有些进程比其他进程需要更多的CPU或内存。有些是关键的，不应该被饿死。
知道了这一点，我们应该正确配置我们的容器和Pod，以获得两者的最佳效果。
在这篇文章中，我们将看到。
Kubernetes 的Limits和Requests介绍 实践案例 Kubernetes Requests Kubernetes Limits CPU的特殊性 内存的特殊性 Namespace ResourceQuta Namespace LimitRange 总结
Kubernetes的Limits和Requests介绍
在使用Kubernetes时，Limits和Requests是重要的配置，主要包含CPU和内存的配置。
Kubernetes将Limits定义为一个容器使用的最大资源量，这意味着容器的消耗量永远不能超过所显示的内存量或CPU量。
另一方面，Requests是指为容器保留的资源的最小保证量。
实践案例
让我们来看看下面这个deployment，我们需要为两个不同的容器在CPU和内存上设置Limits和Requests。
kind: Deployment
apiVersion: extensions/v1beta1
…
template:
spec:
containers:
- name: redis
image: redis:5.0.3-alpine
resources:
limits:
memory: 600Mi
cpu: 1
requests:
memory: 300Mi
cpu: 500m
- name: busybox
image: busybox:1.28
resources:
limits:
memory: 200Mi
cpu: 300m
requests:
memory: 100Mi
cpu: 100m
假如，我们要把该deployment部署到4C16G配置的节点上，可以得到如下信息。
Pod的有效请求是400 MiB的内存和600 millicores的CPU，你需要一个有足够自由可分配空间的节点来安排pod。 Redis容器的CPU份额将是512，而busybox容器是102，Kubernetes总是为每个核心分配1024个份额，因此redis：1024 * 0.5 cores ≅ 512和busybox：1024 * 0.1核 ≅ 102 如果Redis容器试图分配超过600MB的RAM，它将被OOM杀死，很可能使pod失败。 如果Redis试图在每100ms内使用超过100ms的CPU，（因为我们有4个核心，可用时间为每100ms 400ms），它将遭受CPU节流，导致性能下降。 如果Busybox容器试图分配超过200MB的RAM，它将被OOM杀死，导致一个失败的Pod。 如果Busybox试图每100ms使用超过30ms的CPU，它将遭受CPU节流，导致性能下降。
Kubernetes Requests
Kubernetes将请求定义为容器使用的资源的最低保证量。
基本上，它将设定容器所要消耗的资源的最小数量。
当一个Pod被调度时，kube-scheduler将检查Kubernetes请求，以便将其分配给一个特定的节点：该节点至少可以满足Pod中所有容器的这个数量。如果请求的数量高于可用的资源，Pod将不会被安排，并保持在Pending状态。
关于Pending状态的更多信息，请查看Understanding Kubernetes Pod pending problems【1】。
在这个例子中，在容器定义中，我们设置了一个请求，要求100m核心的CPU和4Mi的内存。
resources:
requests:
cpu: 0.1
memory: 4Mi
Requests通常被使用在以下场景：
当把Pod分配给一个节点时，所以Pod中的容器的指定请求被满足。 在运行时，指定的请求量将被保证为该Pod中的容器的最小值。
Kubernetes Limits
Kubernetes将Limits定义为一个容器使用的最大资源量。
这意味着容器的消耗量永远不能超过指定的内存量或CPU量。
resources:
limits:
cpu: 0.5
memory: 100Mi
Limits通常用于以下场景：
当把Pod分配给一个节点时，如果没有设置请求，默认情况下，Kubernetes将分配请求=限制。 在运行时，Kubernetes将检查Pod中的容器所消耗的资源量是否高于限制所显示的数量。
CPU的特性
CPU是一种可压缩的资源，这意味着它可以被拉伸，以满足所有的需求。如果进程要求太多的CPU，其中一些将被节制。
CPU代表计算处理时间，以核为单位。
你可以用毫微米（m）来表示比一个核心更小的数量（例如，500米是半个核心）。 最小的数量是1m 一个节点可能有一个以上的核心可用，所以请求CPU>1是可能的
内存的特性
内存是一种不可压缩的资源，意味着它不能像CPU那样被拉伸。如果一个进程没有得到足够的内存来工作，这个进程就会被杀死。
在Kubernetes中，内存的单位是字节。
你可以用，E，P，T，G，M，k来代表Exabyte，Petabyte，Terabyte，Gigabyte，Megabyte和kilobyte，尽管只有最后四个是常用的。(例如，500M, 4G) 警告：不要用小写的m表示内存（这代表Millibytes，低得离谱） 你可以用Mi来定义Mebibytes，其余的也可以用Ei、Pi、Ti来定义（例如，500Mi）
一个Mebibyte（以及它们的类似物Kibibyte、Gibibyte...）是20字节的2次方。它的出现是为了避免与公制中的Kilo、Mega定义相混淆。你应该使用这个符号，因为它是字节的典型定义，而Kilo和Mega是1000的倍数。
最佳实践
在Kubernetes中，你应该很少使用限制来控制你的资源使用。这是因为如果你想避免饥饿（确保每个重要的进程都能得到它的份额），你应该首先使用请求。
通过设置限制，你只是防止进程在特殊情况下检索额外的资源，在内存方面造成OOM杀戮，在CPU方面造成Throttling（进程将需要等待CPU可以再次使用）。
欲了解更多信息，请查看article about OOM and Throttling【2】。
如果你在一个Pod的所有容器中设置一个等于限制的请求值，该Pod将获得保证的服务质量。
还需要注意的是，资源使用量高于请求的Pod更有可能被驱逐，所以设置非常低的请求会造成弊大于利。可以在Pod eviction and Quality of Service【3】查看。
Namespace ResourceQuata
由于命名空间的存在，我们可以将Kubernetes资源隔离到不同的组，也称为租户。
通过ResourceQuota，你可以为整个命名空间设置一个内存或CPU限制，确保其中的实体不能消耗超过这个数量。
apiVersion: v1
kind: ResourceQuota
metadata:
name: mem-cpu-demo
spec:
hard:
requests.cpu: 2
requests.memory: 1Gi
limits.cpu: 3
limits.memory: 2Gi
requests.cpu：这个命名空间中所有请求的最大CPU数量。 requests.memory：这个命名空间中所有请求的最大内存量。 limits.cpu：这个命名空间中所有限制的最大CPU数量。 limits.memory：这个命名空间中所有限制的总和的最大内存量。
然后，将其应用于你的命名空间。
kubectl apply -f resourcequota.yaml --namespace=mynamespace
你可以用以下方法列出一个命名空间的当前ResourceQuota。
kubectl get resourcequota -n mynamespace
注意，如果你为命名空间中的特定资源设置了ResourceQuota，那么你就需要为该命名空间中的每个Pod指定相应的限制或请求。否则，Kubernetes将返回一个 "failed quota"的错误。
Error from server (Forbidden): error when creating "mypod.yaml": pods "mypod" is forbidden: failed quota: mem-cpu-demo: must specify limits.cpu,limits.memory,requests.cpu,requests.memory
如果你试图添加一个新的Pod，其容器限制或请求超过了当前的ResourceQuota，Kubernetes将返回一个 "exceeded quota "的错误。
Error from server (Forbidden): error when creating "mypod.yaml": pods "mypod" is forbidden: exceeded quota: mem-cpu-demo, requested: limits.memory=2Gi,requests.memory=2Gi, used: limits.memory=1Gi,requests.memory=1Gi, limited: limits.memory=2Gi,requests.memory=1Gi
Namespace LimitRange
如果我们想限制一个命名空间可分配的资源总量，ResourceQuotas很有用。但如果我们想给里面的元素提供默认值，会发生什么？
LimitRanges是一种Kubernetes策略，它限制了命名空间中每个实体的资源设置。
apiVersion: v1
kind: LimitRange
metadata:
name: cpu-resource-constraint
spec:
limits:
- default:
cpu: 500m
defaultRequest:
cpu: 500m
min:
cpu: 100m
max:
cpu: "1"
type: Container
default。如果没有指定，创建的容器将有这个值。 min: 创建的容器不能有比这更小的限制或请求。 max: 创建的容器不能有大于此值的限制或请求。
以后，如果你创建一个没有设置请求或限制的新Pod，LimitRange会自动为其所有的容器设置这些值。
Limits:
cpu: 500m
Requests:
cpu: 100m
现在，想象一下，你添加一个新的Pod，以1200M为限。你会收到以下错误。
Error from server (Forbidden): error when creating "pods/mypod.yaml": pods "mypod" is forbidden: maximum cpu usage per Container is 1, but limit is 1200m
请注意，默认情况下，Pod中的所有容器将有效地拥有100m CPU的请求，即使没有设置LimitRanges。
总结
为我们的Kubernetes集群选择最佳限制是关键，以便获得最佳的能源消耗和成本。
为我们的Pod分配过多的资源可能会导致成本激增。
规模过小或专用于极少的CPU或内存将导致应用程序不能正常运行，甚至Pod被驱逐。
如前所述，除非在非常特殊的情况下，否则不应该使用Kubernetes限制，因为它们可能会造成更大的伤害。在内存不足的情况下，容器有可能被杀死，在CPU不足的情况下，容器有可能被节流。
对于请求，当你需要确保一个进程获得一个有保障的资源份额时，可以使用它们。
文档
【1】https://sysdig.com/blog/kubernetes-pod-pending-problems/
【2】https://sysdig.com/blog/troubleshoot-kubernetes-oom/
【3】https://sysdig.com/blog/kubernetes-pod-evicted/
原文：https://sysdig.com/blog/kubernetes-limits-requests/
作者：JAVIER MARTÍNEZ
《Docker中Image、Container与Volume的迁移》
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