为命名空间配置最小和最大 CPU 约束

为一个命名空间定义有效的 CPU 资源限制范围，以便该命名空间中的每个新 Pod 都落在您配置的范围内。

此页面显示如何为命名空间中容器和 Pod 使用的 CPU 资源设置最小值和最大值。您可以在 LimitRange 对象中指定最小和最大 CPU 值。如果 Pod 不满足 LimitRange 施加的约束，则无法在该命名空间中创建它。

开始之前

你必须拥有一个 Kubernetes 集群，并且必须配置 kubectl 命令行工具以便与你的集群进行通信。建议在至少有两个节点（不充当控制平面主机）的集群上运行本教程。如果你还没有集群，可以使用 minikube 创建一个集群，或者使用以下 Kubernetes 游乐场之一

你必须有权在集群中创建命名空间。

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。

创建一个命名空间

创建一个命名空间，以便你在此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

这是一个示例 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

查看关于 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。但是请注意，即使你没有在 LimitRange 的配置文件中指定默认值，它们也会自动创建。

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

现在，每当你在 constraints-cpu-example 命名空间中创建 Pod（或者 Kubernetes API 的其他客户端创建等效 Pod）时，Kubernetes 都会执行以下步骤：

如果该 Pod 中的任何容器没有指定自己的 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了大于或等于 200 毫核的 CPU 请求。
验证该 Pod 中的每个容器都指定了小于或等于 800 毫核的 CPU 限制。

说明

创建 LimitRange 对象时，你也可以指定对巨页（huge-pages）或 GPU 的限制。但是，当在这些资源上同时指定 default 和 defaultRequest 时，这两个值必须相同。

这是一个包含一个容器的 Pod 的清单。该容器清单指定了 500 毫核的 CPU 请求和 800 毫核的 CPU 限制。这些满足此命名空间的 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 是否正在运行，以及其容器是否正常

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

查看有关 Pod 的详细信息

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

输出显示 Pod 的唯一容器具有 500 毫核的 CPU 请求和 800 毫核的 CPU 限制。这些满足 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

这是一个包含一个容器的 Pod 的清单。该容器指定了 500 毫核的 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

输出显示 Pod 未被创建，因为它定义了一个不可接受的容器。该容器不可接受，因为它指定了过大的 CPU 限制

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.

尝试创建一个不符合最小 CPU 请求的 Pod

这是一个包含一个容器的 Pod 的清单。该容器指定了 100 毫核的 CPU 请求和 800 毫核的 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

输出显示 Pod 未被创建，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 请求低于强制执行的最小值

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

这是一个包含一个容器的 Pod 的清单。该容器既没有指定 CPU 请求，也没有指定 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

查看有关 Pod 的详细信息

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

输出显示 Pod 的单个容器具有 800 毫核的 CPU 请求和 800 毫核的 CPU 限制。该容器如何获得这些值？

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

因为该容器没有指定自己的 CPU 请求和限制，所以控制平面应用了此命名空间的 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。请记住，此任务的先决条件是你的节点必须至少有 1 个 CPU 可用。如果你的每个节点只有 1 个 CPU，那么可能没有足够的可用 CPU 在任何节点上容纳 800 毫核的请求。如果恰好使用的是具有 2 个 CPU 的节点，那么你可能有足够的 CPU 来满足 800 毫核的请求。

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

只有在创建或更新 Pod 时，才会强制执行 LimitRange 对命名空间施加的最大和最小 CPU 约束。如果更改 LimitRange，它不会影响先前创建的 Pod。

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：

集群中的每个节点都有 2 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该请求。
一个集群由你的生产部门和开发部门共享。你希望允许生产工作负载消耗高达 3 个 CPU，但你希望将开发工作负载限制为 1 个 CPU。你为生产和开发创建单独的命名空间，并将 CPU 约束应用于每个命名空间。

清理

删除你的命名空间

kubectl delete namespace constraints-cpu-example

下一步

针对集群管理员

针对应用开发者

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