K8s新手系列之为Pod中的容器分配内存和CPU资源
<h2 id="概述">概述</h2><p>官方文档：</p>
<ul>
<li>为容器和 Pod 分配内存资源</li>
<li>为容器和 Pods 分配 CPU 资源</li>
<li>分配 Pod 级别 CPU 和内存资源</li>
</ul>
<p>在生产环境中，我们创建Pod时需要限制其相关的资源，核心目的是实现资源的合理管理、隔离和保障，具体原因如下：</p>
<ul>
<li>
<p>资源隔离与稳定性保障</p>
<ul>
<li>
<p>防止资源竞争：多个容器或 Pod 共享节点资源时，若不限制资源使用，可能导致 “资源抢占” 问题。例如：<br>
1、某个高负载容器占用节点全部 CPU，导致其他容器因资源不足而卡顿或崩溃。<br>
2、内存使用无限制可能引发节点 OOM（Out of Memory），导致 K8s 强制杀死进程甚至节点宕机。</p>
</li>
<li>
<p>确保服务可用性：通过设置资源下限（Request），保证关键应用至少获得必要的资源（如最低 CPU 和内存），避免因资源不足导致服务中断。</p>
</li>
</ul>
</li>
<li>
<p>性能优化与可预测性</p>
<ul>
<li>限制资源上限（Limit）：为高负载容器设置 CPU / 内存上限，避免其无节制消耗资源，影响节点上的其他服务（如 K8s 系统组件）。</li>
<li>资源可预测性：明确资源配额后，可通过监控和自动扩缩容（如 HPA）提前规划资源，确保应用在流量波动时保持稳定性能。</li>
</ul>
</li>
<li>
<p>集群资源高效利用</p>
<ul>
<li>调度优化：K8s 调度器（Scheduler）根据 Pod 的资源请求（Request）进行节点选择，确保资源均衡分配，避免节点过载或闲置。</li>
</ul>
</li>
</ul>
<h2 id="k8s资源分配的核心概念">K8s资源分配的核心概念</h2>
<p>K8s 通过<code>资源请求（Request）和资源限制（Limit）</code>管理 Pod或容器的资源使用，两者的区别如下：</p>
<ul>
<li>Request：容器正常运行所需的最小资源，用于调度时的节点资源匹配。</li>
<li>limit：容器允许使用的最大资源，超过时会被 K8s 限制（CPU）或强制终止（内存）。</li>
</ul>
<p>说明：</p>
<ul>
<li>CPU 单位：以核心（Core）为单位，支持小数（如0.5表示半个核心）或毫核（m，如100m=0.1 核心）。</li>
<li>内存单位：支持字节（Byte）或常见单位（如1Gi=1024^3 字节，1Mi=1024^2 字节，注意与 GB/MB 的区别）。</li>
</ul>
<h2 id="实战案例-为pod的容器设置内存和cpu">实战案例-为Pod的容器设置内存和CPU</h2>
<p>示例：</p>
<pre><code># 定义资源清单文件
# cat cpu-pod.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: nginx-pod
labels:
app: nginx
spec:
containers:
- name: nginx-container
image: nginx:latest
resources:
requests:
# 容器启动时请求的最小内存
memory: "100Mi"
# 容器启动时请求的最小 CPU (0.5 核心)
cpu: "300m"
#也可以这样
#cpu: "0.5"
limits:
# 容器允许使用的最大内存
memory: "200Mi"
# 容器允许使用的最大 CPU (0.5 核心)
cpu: "500m
# kubectl apply -f cpu-pod.yaml
pod/nginx-pod created
# 查看pod
# kubectl get po nginx-pod -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
nginx-pod 1/1 Running 0 12s 100.117.144.170 node01 <none> <none>
</code></pre>
<p>查看一下Pod的资源分配</p>
<pre><code># 查看详细信息
# kubectl describe po nginx-pod | grep -A 2 -E 'Limits|Requests'
Limits:
cpu: 500m
memory:200Mi
Requests:
cpu: 300m
memory: 100Mi
</code></pre>
<h2 id="当pod创建时请求的资源负载超出节点资源会发生什么">当Pod创建时请求的资源负载超出节点资源，会发生什么？</h2>
<p>重新创建一个Pod：</p>
<pre><code># cat cpu-pod-01.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: nginx-pod-01
labels:
app: nginx
spec:
containers:
- name: nginx-container
image: nginx:latest
resources:
requests:
# 容器启动时请求的最小内存，设置为50G
memory: "50Gi"
# 容器启动时请求的最小 CPU，设置为50核心
cpu: "50"
#也可以这样
#cpu: "0.5"
limits:
# 容器允许使用的最大内存，设置为50G
memory: "200Gi"
# 容器允许使用的最大 CPU，设置为50核心
cpu: "50"
# kubectl apply -f cpu-pod-01.yaml
pod/nginx-pod-01 created
# 查看Pod，发现处于Pending状态
# kubectl get po nginx-pod-01 -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
nginx-pod-01 0/1 Pending 0 11s <none> <none> <none> <none>
</code></pre>
<p>经过上述的验证，发现当Pod的资源请求超出节点的资源时，Pod会处于Pending状态</p>
<pre><code># 查看详细信息
# kubectl describe po nginx-pod-01
Name: nginx-pod-01
#...
Status: Pending
IP:
IPs: <none>
Containers:
nginx-container:
Image: nginx:latest
Port: <none>
Host Port:<none>
Limits:
cpu: 50
memory:200Gi
Requests:
cpu: 50
memory: 50Gi
# ... 省略万字
Events:
Type Reason Age From Message
---- ------ ---- ---- -------
WarningFailedScheduling2m42sdefault-scheduler0/3 nodes are available: 1 Insufficient cpu, 1 Insufficient memory, 1 node(s) had untolerated taint {app: }, 1 node(s) had untolerated taint {node-role.kubernetes.io/control-plane: }. preemption: 0/3 nodes are available: 1 No preemption victims found for incoming pod, 2 Preemption is not helpful for scheduling..
</code></pre>
<h2 id="如何修改指定pod的资源限制">如何修改指定Pod的资源限制</h2>
<h3 id="方式一直接修改其资源清单文件">方式一：直接修改其资源清单文件</h3>
<p>编辑对应的资源文件，重新应用即可</p>
<h3 id="方式二使用kubectl-edit命令进行修改">方式二：使用<code>kubectl edit</code>命令进行修改</h3>
<p>直接使用<code>kubectl edit</code>命令进行修改</p>
<h2 id="注意事项">注意事项</h2>
<ul>
<li>
<p>如果为Pod设置了CPU和内存限制，当Pod运行中的资源负载超出了限制，那么Pod的状态会发生OOM，kubelet会重启当前的Pod</p>
</li>
<li>
<p>如果你为容器指定了 CPU 限制值但未为其设置 CPU 请求，Kubernetes 会自动为其 设置与 CPU 限制相同的 CPU 请求值。</p>
</li>
<li>
<p>如果你为容器指定了 memory 限制值但未为其设置 memory 请求，Kubernetes 会自动为其 设置与 memory 限制相同的 memory 请求值。</p>
</li>
<li>
<p>如果没有为Pod设置 CPU 和 memory 限制，那么Pod极有可能会占满节点的资源</p>
</li>
</ul>
</div>
<div id="MySignature" role="contentinfo">
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