调整分配给容器的 CPU 和内存资源

本页假定你已经熟悉了 Kubernetes Pod 的服务质量。

本页说明如何在不重启 Pod 或其容器的情况下调整分配给运行中 Pod 容器的 CPU 和内存资源。 Kubernetes 节点会基于 Pod 的 requests 为 Pod 分配资源， 并基于 Pod 的容器中指定的 limits 限制 Pod 的资源使用。

要为正在运行的 Pod 更改资源分配量，需要启用 InPlacePodVerticalScaling 特性门控。 并让工作负载控制器创建一个具有不同资源需求的新 Pod。

对于原地调整 Pod 资源而言：

• 针对 CPU 和内存资源的容器的 requests 和 limits 是可变更的。
• Pod 状态中 containerStatuses 的 allocatedResources 字段反映了分配给 Pod 容器的资源。
• Pod 状态中 containerStatuses 的 resources 字段反映了如同容器运行时所报告的、针对正运行的容器配置的实际资源 requests 和 limits。

• Pod 状态中 resize 字段显示上次请求待处理的调整状态。此字段可以具有以下值：
  • Proposed：此值表示请求调整已被确认，并且请求已被验证和记录。
  • InProgress：此值表示节点已接受调整请求，并正在将其应用于 Pod 的容器。
  • Deferred：此值意味着在此时无法批准请求的调整，节点将继续重试。 当其他 Pod 退出并释放节点资源时，调整可能会被真正实施。
  • Infeasible：此值是一种信号，表示节点无法承接所请求的调整值。 如果所请求的调整超过节点可分配给 Pod 的最大资源，则可能会发生这种情况。

准备开始

你必须拥有一个 Kubernetes 的集群，且必须配置 kubectl 命令行工具让其与你的集群通信。 建议运行本教程的集群至少有两个节点，且这两个节点不能作为控制平面主机。 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的 Kubernetes 练习环境之一：

• Killercoda
• 玩转 Kubernetes

你必须在控制平面和集群中的所有节点上启用 InPlacePodVerticalScaling 特性门控。

容器调整策略

调整策略允许更精细地控制 Pod 中的容器如何针对 CPU 和内存资源进行调整。 例如，容器的应用程序可以处理 CPU 资源的调整而不必重启， 但是调整内存可能需要应用程序重启，因此容器也必须重启。

为了实现这一点，容器规约允许用户指定 resizePolicy。 针对调整 CPU 和内存可以设置以下重启策略：

• NotRequired：在运行时调整容器的资源。
• RestartContainer：重启容器并在重启后应用新资源。

如果未指定 resizePolicy[*].restartPolicy，则默认为 NotRequired。

下面的示例显示了一个 Pod，其中 CPU 可以在不重启容器的情况下进行调整，但是内存调整需要重启容器。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: qos-demo-5
  namespace: qos-example
spec:
  containers:
    - name: qos-demo-ctr-5
      image: nginx
      resizePolicy:
        - resourceName: cpu
          restartPolicy: NotRequired
        - resourceName: memory
          restartPolicy: RestartContainer
      resources:
        limits:
          memory: "200Mi"
          cpu: "700m"
        requests:
          memory: "200Mi"
          cpu: "700m"

创建具有资源请求和限制的 Pod

你可以通过为 Pod 的容器指定请求和/或限制来创建 Guaranteed 或 Burstable 服务质量类的 Pod。

考虑以下包含一个容器的 Pod 的清单。

pods/qos/qos-pod-5.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: qos-demo-5
  namespace: qos-example
spec:
  containers:
  - name: qos-demo-ctr-5
    image: nginx
    resources:
      limits:
        memory: "200Mi"
        cpu: "700m"
      requests:
        memory: "200Mi"
        cpu: "700m"

在 qos-example 名字空间中创建该 Pod：

kubectl create namespace qos-example
kubectl create -f https://k8s.io/examples/pods/qos/qos-pod-5.yaml --namespace=qos-example

此 Pod 被分类为 Guaranteed QoS 类，请求 700m CPU 和 200Mi 内存。

查看有关 Pod 的详细信息：

kubectl get pod qos-demo-5 --output=yaml --namespace=qos-example

另请注意，resizePolicy[*].restartPolicy 的值默认为 NotRequired， 表示可以在容器运行的情况下调整 CPU 和内存大小。

spec:
  containers:
    ...
    resizePolicy:
    - resourceName: cpu
      restartPolicy: NotRequired
    - resourceName: memory
      restartPolicy: NotRequired
    resources:
      limits:
        cpu: 700m
        memory: 200Mi
      requests:
        cpu: 700m
        memory: 200Mi
...
  containerStatuses:
...
    name: qos-demo-ctr-5
    ready: true
...
    allocatedResources:
      cpu: 700m
      memory: 200Mi
    resources:
      limits:
        cpu: 700m
        memory: 200Mi
      requests:
        cpu: 700m
        memory: 200Mi
    restartCount: 0
    started: true
...
  qosClass: Guaranteed

更新 Pod 的资源

假设要求的 CPU 需求已上升，现在需要 0.8 CPU。这可以手动指定，或由如 VerticalPodAutoscaler (VPA) 这样的实体确定并可能以编程方式应用。

现在对 Pod 的 Container 执行 patch 命令，将容器的 CPU 请求和限制均设置为 800m：

kubectl -n qos-example patch pod qos-demo-5 --patch '{"spec":{"containers":[{"name":"qos-demo-ctr-5", "resources":{"requests":{"cpu":"800m"}, "limits":{"cpu":"800m"}}}]}}'

在 Pod 已打补丁后查询其详细信息。

kubectl get pod qos-demo-5 --output=yaml --namespace=qos-example

以下 Pod 规约反映了更新后的 CPU 请求和限制。

spec:
  containers:
    ...
    resources:
      limits:
        cpu: 800m
        memory: 200Mi
      requests:
        cpu: 800m
        memory: 200Mi
...
  containerStatuses:
...
    allocatedResources:
      cpu: 800m
      memory: 200Mi
    resources:
      limits:
        cpu: 800m
        memory: 200Mi
      requests:
        cpu: 800m
        memory: 200Mi
    restartCount: 0
    started: true

观察到 allocatedResources 的值已更新，反映了新的预期 CPU 请求。 这表明节点能够容纳提高后的 CPU 资源需求。

在 Container 状态中，更新的 CPU 资源值显示已应用新的 CPU 资源。 Container 的 restartCount 保持不变，表示已在无需重启容器的情况下调整了容器的 CPU 资源。

清理

删除你的名字空间：

kubectl delete namespace qos-example

接下来

对于应用开发人员

• 为容器和 Pod 分配内存资源

• 为容器和 Pod 分配 CPU 资源

对于集群管理员

• 为名字空间配置默认内存请求和限制

• 为名字空间配置默认 CPU 请求和限制

• 为名字空间配置最小和最大内存约束

• 为名字空间配置最小和最大 CPU 约束

• 为名字空间配置内存和 CPU 配额