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将 CPU 资源分配给容器和 Pods

此页面讲述如何将 CPU 请求 和CPU 限制 分配给一个容器。保证容器具有所需的 CPU 数量， 但不允许使用超过其限制的 CPU。

• 准备开始
• 创建一个命名空间
• 指定 CPU 请求和 CPU 限制
• CPU 单位
• 指定超过节点能力的CPU请求
• 如果您不指定 CPU 的限制数量
• CPU请求和限制的动机
• 清理
• 接下来

准备开始

你必须拥有一个 Kubernetes 的集群，同时你的 Kubernetes 集群必须带有 kubectl 命令行工具。 如果你还没有集群，你可以通过 Minikube 构建一 个你自己的集群，或者你可以使用下面任意一个 Kubernetes 工具构建：

• Katacoda
• Play with Kubernetes

为了检查版本, 输入 kubectl version.

在你集群中的每一个节点必须至少有一个 CPU。

下面是需要您在你的集群上运行metrics-server 服务的一些步骤。 如果您有 metrics-server 在运行，您可以跳过这些步骤。

如果你正在运行 minikube，执行以下命令去启动 metrics-server：

minikube addons enable metrics-server

查看 metrics-server （或者资源度量 API metrics.k8s.io 的不同提供者）是否正在运行，输入以下命令：

kubectl get apiservices

如果资源度量 API 可用，则输出将包含一个对 metrics.k8s.io 的引用。

NAME
v1beta1.metrics.k8s.io

创建一个命名空间

创建一个命名空间，以便在您在本练习中创建的资源与集群的其余部分隔离。

kubectl create namespace cpu-example

指定 CPU 请求和 CPU 限制

如果要为容器指定 CPU 请求，可以在容器资源清单中包含 resources:requests 字段。 如果要指定 CPU 限制，可以包含 resources:limits 字段。

在本次练习中，您将创建一个具有一个容器的 Pod。该容器的请求为 0.5 CPU，限制为 1 CPU。 这是此 Pod 的配置文件：

pods/resource/cpu-request-limit.yaml
apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: cpu-demo namespace: cpu-example spec: containers: - name: cpu-demo-ctr image: vish/stress resources: limits: cpu: "1" requests: cpu: "0.5" args: - -cpus - "2"

配置文件中的 args 部分提供了容器启动时的参数。这个 -cpus "2" 参数说明容器尝试使用 2 个 CPU。

创建 Pod：

kubectl apply -f https://k8s.io/examples/pods/resource/cpu-request-limit.yaml --namespace=cpu-example

确认容器正在运行：

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

查看有关 Pod 的详细信息：

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

输出显示 Pod 中的一个容器的 CPU 请求为 500 milliCPU 且其 CPU 限制为 1 个 CPU。

resources:
  limits:
    cpu: "1"
  requests:
    cpu: 500m

使用 kubectl top 来获取 Pod 的度量值：

kubectl top pod cpu-demo --namespace=cpu-example

输出显示这个 Pod 使用的是 974 milliCPU，仅比 Pod 配置文件中指定的 1 个 CPU 限制少一点。

NAME                        CPU(cores)   MEMORY(bytes)
cpu-demo                    974m         <something>

回想一下，通过设置 -cpu“ 2”，您配置容器尝试使用 2 个 CPU，但是这个容器只被允许使用大约 1 个 CPU。 因为容器正在尝试使用超出其限制的 CPU 资源，所以容器的 CPU 使用被限制。

Note: 注意：CPU 节流的另一个可能解释是节点可能没有足够的 CPU 资源可用。 回想一下，此练习的先决条件需要您的节点至少具有 1 个 CPU。如果您的容器在只有 1 个 CPU 的节点上运行， 则无论为容器指定的 CPU 限制如何，这个容器都不能使用超过 1 个 CPU 的资源。

CPU 单位

CPU 资源以 CPU 单元为度量单位。在 Kubernetes 中，一个 CPU 等效于：

• 1 AWS vCPU
• 1 GCP Core
• 1 Azure vCore
• 一台配备英特尔处理器的具有超线程功能的裸机上的一个超线程

允许使用小数值。保证 CPU 为 0.5 的容器的 CPU 数量是请求一个 CPU 的容器的一半。您可以使用后缀 m 表示毫。例如 100m CPU、100 milliCPU 和 0.1 CPU 都是相同的。精度不能超过 1m。

Kubernetes 只允许使用绝对数值来请求 CPU，而不是相对数量；在单核、双核或 48 核的计算机上，0.1 代表着相同的 CPU 数量。

指定超过节点能力的CPU请求

CPU 请求和限制是与容器相关联的，不过假定 Pod 也具有 CPU 请求和限制也是有用的想法。 一个 Pod 的 CPU 请求是这个 Pod 中的所有容器的 CPU 请求之和。 同样，一个 Pod 的 CPU 限制是这个 Pod 中所有容器的 CPU 限制数量之和。

Kubernetes 基于资源请求值来调度 Pod。仅当某节点具有足够的 CPU 资源可满足某 Pod 的 CPU 请求时，该 Pod 才可能被调度运行到该节点上。

在本练习中，您将创建一个 Pod，该 Pod 的 CPU 请求是如此的大以至于超过集群中任何节点的容量。 这是仅有一个容器的 Pod 的配置文件。这个容器请求 100 个 CPU，这可能会超出集群中任何节点的容量。

pods/resource/cpu-request-limit-2.yaml
apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: cpu-demo-2 namespace: cpu-example spec: containers: - name: cpu-demo-ctr-2 image: vish/stress resources: limits: cpu: "100" requests: cpu: "100" args: - -cpus - "2"

创建 Pod：

kubectl apply -f https://k8s.io/examples/pods/resource/cpu-request-limit-2.yaml --namespace=cpu-example

查看 Pod 的状态：

kubectl get pod cpu-demo-2 --namespace=cpu-example

输出显示 Pod 状态为 Pending。也就是说，这个 Pod 还没有被调度到任何节点上运行，并且它将无限期地处于 Pending 状态：

kubectl get pod cpu-demo-2 --namespace=cpu-example
NAME         READY     STATUS    RESTARTS   AGE
cpu-demo-2   0/1       Pending   0          7m

查看有关 Pod 的详细信息，包括事件：

kubectl describe pod cpu-demo-2 --namespace=cpu-example

输出显示容器不能被调度，原因是节点上没有足够的 CPU 资源：

Events:
  Reason			Message
  ------			-------
  FailedScheduling	No nodes are available that match all of the following predicates:: Insufficient cpu (3).

删除你的 Pod：

kubectl delete pod cpu-demo-2 --namespace=cpu-example

如果您不指定 CPU 的限制数量

如果您没有为容器指定 CPU 限制，则会发生以下情况之一：

• 容器在可以使用的 CPU 资源上没有上限。容器可以使用运行节点上的所有可用的 CPU 资源。

• 容器在具有默认 CPU 限制的命名空间中运行，并且系统会自动为容器分配默认限制。集群管理员可以使用 限制范围 指定 CPU 限制的默认值。

CPU请求和限制的动机

通过配置在集群中运行容器的 CPU 请求和限制，您可以有效地利用在集群节点上的可用 CPU 资源。 通过将 Pod CPU 请求保持在较低水平，可以使 Pod 更好的被调度。通过设置 CPU 限制大于 CPU 请求，您可以实现达到以下两个目的：

• 在 Pod 上突发大量活动期间，它可以利用节点上碰巧可用的 CPU 资源。
• Pod 在突发负载期间可使用的 CPU 资源数量仍被限制为合理的数值。

清理

删除命名空间：

kubectl delete namespace cpu-example

接下来

对于应用程序开发人员

• [将内存资源分配给容器和 Pod]](/docs/tasks/configure-pod-container/assign-memory-resource/)

• 配置 Pod 的服务质量

对于集群管理者

• 配置命名空间的默认内存请求和限制

• 配置命名空间的默认 CPU 请求和限制

• 为命名空间配置最小和最大内存限制

• 为命名空间配置最小和最大 CPU 约束

• 为命名空间配置内存和 CPU 配额

• 为命名空间配置 Pod 配额

• 配置 API 对象的配额

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