Kubernetes(k8s) 资源限制：resources，LimitRange，ResourceQuota
一.系统环境
本文主要基于Kubernetes1.21.9和Linux操作系统CentOS7.4。
| 服务器版本 | docker软件版本 | Kubernetes(k8s)集群版本 | CPU架构 |
|---|---|---|---|
| CentOS Linux release 7.4.1708 (Core) | Docker version 20.10.12 | v1.21.9 | x86_64 |
Kubernetes集群架构：k8scloude1作为master节点，k8scloude2，k8scloude3作为worker节点。
| 服务器 | 操作系统版本 | CPU架构 | 进程 | 功能描述 |
|---|---|---|---|---|
| k8scloude1/192.168.110.130 | CentOS Linux release 7.4.1708 (Core) | x86_64 | docker，kube-apiserver，etcd，kube-scheduler，kube-controller-manager，kubelet，kube-proxy，coredns，calico | k8s master节点 |
| k8scloude2/192.168.110.129 | CentOS Linux release 7.4.1708 (Core) | x86_64 | docker，kubelet，kube-proxy，calico | k8s worker节点 |
| k8scloude3/192.168.110.128 | CentOS Linux release 7.4.1708 (Core) | x86_64 | docker，kubelet，kube-proxy，calico | k8s worker节点 |
二.前言
在Kubernetes中，资源限制是一种管理和控制容器资源使用的重要机制。通过资源限制，我们可以为容器分配适当的计算资源，确保集群的稳定性和性能。
本篇博客将介绍Kubernetes中的资源限制的概念，并详细说明如何使用resources、LimitRange和ResourceQuota来管理容器资源。
使用Kubernetes资源限制的前提是已经有一套可以正常运行的Kubernetes集群，关于Kubernetes(k8s)集群的安装部署，可以查看博客《Centos7 安装部署Kubernetes(k8s)集群》https://www.cnblogs.com/renshengdezheli/p/16686769.html。
三.Kubernetes资源限制简介
在Kubernetes中，资源限制是一种指定容器在节点上可使用的资源量的方法。资源主要包括计算资源（如CPU和内存），还可以包括其他扩展资源（如GPU、存储等）。通过资源限制，我们可以控制容器对集群资源的使用，并确保不同容器之间的资源分配合理，避免资源竞争和冲突。
四.创建没有资源限制的pod
4.1 创建没有资源限制的pod
在kubernetes集群的所有节点下载centos镜像。
[root@k8scloude1 ~]# cd safe/
[root@k8scloude1 safe]# docker pull hub.c.163.com/library/centos:latest
[root@k8scloude2 ~]# docker pull hub.c.163.com/library/centos:latest
[root@k8scloude3 ~]# docker pull hub.c.163.com/library/centos:latest
准备好memload安装包，memload是内存消耗测试工具。
[root@k8scloude1 safe]# ls memload-7.0-1.r29766.x86_64.rpm
memload-7.0-1.r29766.x86_64.rpm
如下yaml文件功能为：使用hub.c.163.com/library/centos:latest镜像创建一个休眠10000000秒的pod。
[root@k8scloude1 safe]# vim pod.yaml
[root@k8scloude1 safe]# cat pod.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
labels:
test: podtest
name: podtest
spec:
#当需要关闭容器时，立即杀死容器而不等待默认的30秒优雅停机时长。
terminationGracePeriodSeconds: 0
containers:
- name: centos
image: hub.c.163.com/library/centos:latest
#imagePullPolicy: IfNotPresent：表示如果本地已经存在该镜像，则不重新下载；否则从远程 Docker Hub 下载该镜像
imagePullPolicy: IfNotPresent
#command: ["sh","-c","sleep 10000000"]指定容器启动时要执行的命令，这里是在容器内部执行一个sleep命令，休眠时间为10000000秒。
command: ["sh","-c","sleep 10000000"]
resources: {}
dnsPolicy: ClusterFirst
restartPolicy: Always
status: {}
创建pod。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl apply -f pod.yaml
pod/podtest created
查看pod，可以看到pod运行在k8scloude2节点上。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl get pod -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
podtest 1/1 Running 0 7s 10.244.112.180 k8scloude2 <none> <none>
4.2 内存消耗测试
把memload安装包拷贝到pod里面。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl cp memload-7.0-1.r29766.x86_64.rpm podtest:/opt
进入pod里面。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl exec -it podtest -- bash
#memload-7.0-1.r29766.x86_64.rpm安装包已经在容器里了
[root@podtest /]# ls /opt/
memload-7.0-1.r29766.x86_64.rpm
#安装memload
[root@podtest /]# rpm -ivh /opt/memload-7.0-1.r29766.x86_64.rpm
Preparing... ################################# [100%]
Updating / installing...
1:memload-7.0-1.r29766 ################################# [100%]
#在pod里面执行memload 1024，使其消耗1024M的内存
[root@podtest /]# memload 1024
Attempting to allocate 1024 Mebibytes of resident memory...
^C
因为podtest运行在k8scloude2节点上，所以在k8scloude2节点上观察内存消耗情况，podtest里没执行memload 1024之前，k8scloude2节点内存消耗情况如下。
[root@k8scloude2 ~]# free -m
total used free shared buff/cache available
Mem: 2920 692 660 17 1567 1910
Swap: 0 0 0
在podtest里执行memload 1024之后，k8scloude2节点内存消耗情况如下。
[root@k8scloude2 ~]# free -m
total used free shared buff/cache available
Mem: 2920 1718 101 17 1099 886
Swap: 0 0 0
podtest里取消执行memload 1024之后，内存消耗降下来了。
[root@k8scloude2 ~]# free -m
total used free shared buff/cache available
Mem: 2920 688 1126 17 1105 1916
Swap: 0 0 0
在podtest里继续执行memload 1500，使其消耗1500M的内存。
[root@podtest /]# memload 1500
Attempting to allocate 1500 Mebibytes of resident memory...
^C
在k8scloude2节点上继续观察内存消耗。
首先清除一下缓存。
[root@k8scloude2 ~]# echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches
podtest里没执行memload 1500之前，k8scloude2节点内存消耗情况如下。
[root@k8scloude2 ~]# free -m
total used free shared buff/cache available
Mem: 2920 670 1770 17 479 1957
Swap: 0 0 0
在podtest里执行memload 1500之后，k8scloude2节点内存消耗情况如下。
[root@k8scloude2 ~]# free -m
total used free shared buff/cache available
Mem: 2920 2178 134 17 607 448
Swap: 0 0 0
podtest里取消执行memload 1500之后，内存消耗降下来了。
[root@k8scloude2 ~]# free -m
total used free shared buff/cache available
Mem: 2920 671 1640 17 608 1956
Swap: 0 0 0
删除pod。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl get pod
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
podtest 1/1 Running 0 26m
[root@k8scloude1 safe]# kubectl delete pod podtest
pod "podtest" deleted
[root@k8scloude1 safe]# kubectl get pod
No resources found in safe namespace.
由此我们可以发现：现在没有对pod进行资源限制，pod可以无限制的使用内存，CPU等等，接下来对pod进行资源限制。
五.使用resources字段配置资源限制
在Kubernetes中，resources字段是一种用于定义和管理容器资源需求和限制的对象。通过指定资源请求和限制，Kubernetes可以根据集群的可用资源进行调度和管理。
资源包括计算资源（如CPU和内存）以及其他可选的扩展资源（如GPU、存储等）。通过合理配置资源，我们可以避免容器之间的资源竞争和冲突，提高应用程序的性能和可靠性。
5.1 限制最低内存
修改yaml文件，对pod的资源限制可以通过pod里的resource字段来限制，resources里的requests字段表示容器所在节点资源的最小值，最低要求，满足不了这个要求pod创建不成功。
requests:memory: 100Gi表示podtest最低要求100Gi内存，满足不了，pod就创建失败。
[root@k8scloude1 safe]# vim pod.yaml
[root@k8scloude1 safe]# cat pod.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
labels:
test: podtest
name: podtest
spec:
#当需要关闭容器时，立即杀死容器而不等待默认的30秒优雅停机时长。
terminationGracePeriodSeconds: 0
containers:
- name: centos
image: hub.c.163.com/library/centos:latest
#imagePullPolicy: IfNotPresent：表示如果本地已经存在该镜像，则不重新下载；否则从远程 Docker Hub 下载该镜像
imagePullPolicy: IfNotPresent
#command: ["sh","-c","sleep 10000000"]指定容器启动时要执行的命令，这里是在容器内部执行一个sleep命令，休眠时间为10000000秒。
command: ["sh","-c","sleep 10000000"]
resources:
#requests:memory: 100Gi表示podtest最低要求100Gi内存，满足不了pod就创建失败。
requests:
memory: 100Gi
dnsPolicy: ClusterFirst
restartPolicy: Always
status: {}
创建pod。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl apply -f pod.yaml
pod/podtest created
查看pod，我们现在的机器环境满足不了100G的内存要求，所以pod状态为Pending。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl get pod -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
podtest 0/1 Pending 0 9s <none> <none> <none> <none>
删除pod。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl delete pod podtest
pod "podtest" deleted
5.2 限制最低CPU
修改yaml文件，requests:cpu: 4 表示podtest最低要求有4核CPU，满足不了，pod就创建失败。
[root@k8scloude1 safe]# vim pod.yaml
[root@k8scloude1 safe]# cat pod.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
labels:
test: podtest
name: podtest
spec:
#当需要关闭容器时，立即杀死容器而不等待默认的30秒优雅停机时长。
terminationGracePeriodSeconds: 0
containers:
- name: centos
image: hub.c.163.com/library/centos:latest
#imagePullPolicy: IfNotPresent：表示如果本地已经存在该镜像，则不重新下载；否则从远程 Docker Hub 下载该镜像
imagePullPolicy: IfNotPresent
#command: ["sh","-c","sleep 10000000"]指定容器启动时要执行的命令，这里是在容器内部执行一个sleep命令，休眠时间为10000000秒。
command: ["sh","-c","sleep 10000000"]
resources:
#requests:cpu: 4 表示podtest最低要求有4核CPU，满足不了，pod就创建失败
requests:
cpu: 4
dnsPolicy: ClusterFirst
restartPolicy: Always
status: {}
创建pod。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl apply -f pod.yaml
pod/podtest created
查看pod，4核CPU无法满足，pod状态为Pending。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl get pod -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
podtest 0/1 Pending 0 13s <none> <none> <none> <none>
删除pod。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl delete pod podtest
pod "podtest" deleted
修改yaml文件，requests:cpu: 3 表示podtest最低要求有3核CPU，满足不了，pod就创建失败。
[root@k8scloude1 safe]# vim pod.yaml
[root@k8scloude1 safe]# cat pod.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
labels:
test: podtest
name: podtest
spec:
terminationGracePeriodSeconds: 0
containers:
- name: centos
image: hub.c.163.com/library/centos:latest
imagePullPolicy: IfNotPresent
command: ["sh","-c","sleep 10000000"]
resources:
#requests:cpu: 3 表示podtest最低要求有3核CPU，满足不了，pod就创建失败
requests:
cpu: 3
dnsPolicy: ClusterFirst
restartPolicy: Always
status: {}
创建pod。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl apply -f pod.yaml
pod/podtest created
requests:cpu: 3 要求有3核CPU之后，podtest满足条件，pod就运行起来了。requests:cpu: 3 可以换成requests:cpu: 3000m ，两者是等价的，1核等于1000个微核心。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl get pod -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
podtest 1/1 Running 0 4s 10.244.112.170 k8scloude2 <none> <none>
查看节点负载。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl top node
W0323 08:56:05.755124 39033 top_node.go:119] Using json format to get metrics. Next release will switch to protocol-buffers, switch early by passing --use-protocol-buffers flag
NAME CPU(cores) CPU% MEMORY(bytes) MEMORY%
k8scloude1 311m 7% 1429Mi 50%
k8scloude2 172m 4% 839Mi 29%
k8scloude3 188m 4% 959Mi 34%
查看safe命名空间的pod负载。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl top pod -n safe
W0323 08:56:47.844614 39714 top_pod.go:140] Using json format to get metrics. Next release will switch to protocol-buffers, switch early by passing --use-protocol-buffers flag
NAME CPU(cores) MEMORY(bytes)
podtest 0m 2Mi
删除pod。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl delete pod podtest
pod "podtest" deleted
[root@k8scloude1 safe]# kubectl get pod
No resources found in safe namespace.
5.3 限制最低CPU和最高内存
修改yaml文件，resources:limits表示容器消耗资源最大值，limits: memory: 500Mi 表示容器最多消耗500M内存，requests:cpu: 300m 表示podtest最低要求有300个微核心，满足不了，pod就创建失败。
[root@k8scloude1 safe]# vim pod.yaml
[root@k8scloude1 safe]# cat pod.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
labels:
test: podtest
name: podtest
spec:
#当需要关闭容器时，立即杀死容器而不等待默认的30秒优雅停机时长。
terminationGracePeriodSeconds: 0
containers:
- name: centos
image: hub.c.163.com/library/centos:latest
#imagePullPolicy: IfNotPresent：表示如果本地已经存在该镜像，则不重新下载；否则从远程 Docker Hub 下载该镜像
imagePullPolicy: IfNotPresent
#command: ["sh","-c","sleep 10000000"]指定容器启动时要执行的命令，这里是在容器内部执行一个sleep命令，休眠时间为10000000秒。
command: ["sh","-c","sleep 10000000"]
resources:
#requests:cpu: 300m 表示podtest最低要求有300个微核心，满足不了，pod就创建失败
requests:
cpu: 300m
#limits: memory: 500Mi 表示容器最多消耗500M内存
limits:
memory: 500Mi
dnsPolicy: ClusterFirst
restartPolicy: Always
status: {}
创建pod。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl apply -f pod.yaml
pod/podtest created
查看pod，pod创建成功。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl get pod -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
podtest 1/1 Running 0 7s 10.244.112.188 k8scloude2 <none> <none>
5.4 内存消耗测试
再次进行资源消耗测试，把memload-7.0-1.r29766.x86_64.rpm安装包拷贝到podtest里。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl cp memload-7.0-1.r29766.x86_64.rpm podtest:/opt
进入pod。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl exec -it podtest -- bash
#安装memload
[root@podtest /]# rpm -ivh /opt/memload-7.0-1.r29766.x86_64.rpm
Preparing... ################################# [100%]
Updating / installing...
1:memload-7.0-1.r29766 ################################# [100%]
#memload 1024消耗1024M内存就自动 killed了
[root@podtest /]# memload 1024
Attempting to allocate 1024 Mebibytes of resident memory...
Killed
#memload 600消耗600M内存就自动 killed了
[root@podtest /]# memload 600
Attempting to allocate 600 Mebibytes of resident memory...
Killed
#memload 490消耗490M内存就可以
[root@podtest /]# memload 490
Attempting to allocate 490 Mebibytes of resident memory...
^C
#退出pod
[root@podtest /]# exit
exit
command terminated with exit code 130
可以发现内存消耗不能大于limits:memory: 500Mi，大于500M的内存设置就会OOM Killed，资源限制成功。
删除pod。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl delete pod podtest
pod "podtest" deleted
[root@k8scloude1 safe]# kubectl get pod
No resources found in safe namespace.
六.使用LimitRange限制资源范围
LimitRange是一种用于限制容器资源使用的配置对象。它允许集群管理员定义资源的最小和最大限制，并确保容器在这些限制范围内使用资源。
通过使用LimitRange，可以避免容器使用过多或过少的资源，保护集群免受资源耗尽和应用程序崩溃的影响。
默认情况下， Kubernetes 集群上的容器运行使用的计算资源没有限制。 使用 Kubernetes 资源配额， 管理员（也称为 集群操作者）可以在一个指定的命名空间内限制集群资源的使用与创建。 在命名空间中，一个 Pod 最多能够使用命名空间的资源配额所定义的 CPU 和内存用量。 作为集群操作者或命名空间级的管理员，你可能也会担心如何确保一个 Pod 不会垄断命名空间内所有可用的资源。
LimitRange 是限制命名空间内可为每个适用的对象类别 （例如 Pod 或 PersistentVolumeClaim） 指定的资源分配量（限制和请求）的策略对象。
一个 LimitRange（限制范围） 对象提供的限制能够做到：
在一个命名空间中实施对每个 Pod 或 Container 最小和最大的资源使用量的限制。
在一个命名空间中实施对每个 PersistentVolumeClaim 能申请的最小和最大的存储空间大小的限制。
在一个命名空间中实施对一种资源的申请值和限制值的比值的控制。
设置一个命名空间中对计算资源的默认申请/限制值，并且自动的在运行时注入到多个 Container 中。
当某命名空间中有一个 LimitRange 对象时，将在该命名空间中实施 LimitRange 限制。
如下LimitRange的功能为：创建了一个名为"mem-limit-range"的LimitRange资源对象，用于限制容器的内存使用范围。容器的内存限制在256Mi到512Mi之间，并且仅适用于容器。
[root@k8scloude1 safe]# vim limitRange.yaml
[root@k8scloude1 safe]# cat limitRange.yaml
apiVersion: v1
kind: LimitRange
metadata:
name: mem-limit-range
spec:
limits:
#memory: 512Mi：设置容器的最大内存限制为512MiB。
- max:
memory: 512Mi
#memory: 256Mi：设置容器的最小内存限制为256MiB。
min:
memory: 256Mi
#type: Container：指定这些限制适用于容器。
type: Container
创建LimitRange。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl apply -f limitRange.yaml
limitrange/mem-limit-range created
查看LimitRange。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl get LimitRange
NAME CREATED AT
mem-limit-range 2022-03-23T01:23:04Z
[root@k8scloude1 safe]# kubectl get -f limitRange.yaml
NAME CREATED AT
mem-limit-range 2022-03-23T01:23:04Z
查看mem-limit-range的描述信息。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl describe LimitRange mem-limit-range
Name: mem-limit-range
Namespace: safe
Type Resource Min Max Default Request Default Limit Max Limit/Request Ratio
---- -------- --- --- --------------- ------------- -----------------------
Container memory 256Mi 512Mi 512Mi 512Mi -
[root@k8scloude1 safe]# kubectl describe -f limitRange.yaml
Name: mem-limit-range
Namespace: safe
Type Resource Min Max Default Request Default Limit Max Limit/Request Ratio
---- -------- --- --- --------------- ------------- -----------------------
Container memory 256Mi 512Mi 512Mi 512Mi -
使用hub.c.163.com/library/centos:latest镜像创建pod。
[root@k8scloude1 safe]# vim pod.yaml
[root@k8scloude1 safe]# cat pod.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
labels:
test: podtest
name: podtest
spec:
#当需要关闭容器时，立即杀死容器而不等待默认的30秒优雅停机时长。
terminationGracePeriodSeconds: 0
containers:
- name: centos
image: hub.c.163.com/library/centos:latest
#imagePullPolicy: IfNotPresent：表示如果本地已经存在该镜像，则不重新下载；否则从远程 Docker Hub 下载该镜像
imagePullPolicy: IfNotPresent
#command: ["sh","-c","sleep 10000000"]指定容器启动时要执行的命令，这里是在容器内部执行一个sleep命令，休眠时间为10000000秒。
command: ["sh","-c","sleep 10000000"]
resources: {}
dnsPolicy: ClusterFirst
restartPolicy: Always
status: {}
创建pod。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl apply -f pod.yaml
pod/podtest created
[root@k8scloude1 safe]# kubectl get pod -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
podtest 1/1 Running 0 7s 10.244.112.189 k8scloude2 <none> <none>
把memload安装包拷贝到podtest里。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl cp memload-7.0-1.r29766.x86_64.rpm podtest:/opt
进入pod，进行内存消耗测试。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl exec -it podtest -- bash
#安装memload
[root@podtest /]# rpm -ivh /opt/memload-7.0-1.r29766.x86_64.rpm
Preparing... ################################# [100%]
Updating / installing...
1:memload-7.0-1.r29766 ################################# [100%]
#memload 1024表示消耗1024M内存，1024M内存超过limits:max:memory: 512Mi，直接就Killed
[root@podtest /]# memload 1024
Attempting to allocate 1024 Mebibytes of resident memory...
Killed
#memload 500 表示消耗500M内存，500M小于limits:max:memory: 512Mi，成功消耗内存
[root@podtest /]# memload 500
Attempting to allocate 500 Mebibytes of resident memory...
^C
[root@podtest /]# exit
exit
command terminated with exit code 130
可以发现容器内存设置不能超过limits:max:memory: 512Mi，成功进行资源限制。
删除pod。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl delete pod podtest
pod "podtest" deleted
七.同时使用LimitRange和resource字段配置资源限制
修改yaml文件，resources字段和LimitRange都进行了资源限制，requests:memory: 200Mi表示podtest最低要求200Mi内存，满足不了pod就创建失败，limits: memory: 600Mi 表示容器最多消耗600Mi内存 。
[root@k8scloude1 safe]# vim pod.yaml
[root@k8scloude1 safe]# cat pod.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
labels:
test: podtest
name: podtest
spec:
terminationGracePeriodSeconds: 0
containers:
- name: centos
image: hub.c.163.com/library/centos:latest
imagePullPolicy: IfNotPresent
command: ["sh","-c","sleep 10000000"]
resources:
#requests:memory: 200Mi表示podtest最低要求200Mi内存，满足不了pod就创建失败。
requests:
memory: 200Mi
#limits: memory: 600Mi 表示容器最多消耗600Mi内存
limits:
memory: 600Mi
dnsPolicy: ClusterFirst
restartPolicy: Always
status: {}
LimitRange的限制范围为256Mi到512Mi内存。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl get LimitRange
NAME CREATED AT
mem-limit-range 2022-03-23T01:23:04Z
[root@k8scloude1 safe]# kubectl describe -f limitRange.yaml
Name: mem-limit-range
Namespace: safe
Type Resource Min Max Default Request Default Limit Max Limit/Request Ratio
---- -------- --- --- --------------- ------------- -----------------------
Container memory 256Mi 512Mi 512Mi 512Mi -
创建pod，pod创建失败，只有满足LimitRange min <= requests <limits <= LimitRange max 条件，pod才能创建成功，resources字段指定的内存范围应该是LimitRange的真子集。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl apply -f pod.yaml
Error from server (Forbidden): error when creating "pod.yaml": pods "podtest" is forbidden: [minimum memory usage per Container is 256Mi, but request is 200Mi, maximum memory usage per Container is 512Mi, but limit is 600Mi]
修改yaml文件，requests:memory: 300Mi表示podtest最低要求300Mi内存，满足不了pod就创建失败，limits: memory: 500Mi 表示容器最多消耗500M内存 。
[root@k8scloude1 safe]# vim pod.yaml
[root@k8scloude1 safe]# cat pod.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
labels:
test: podtest
name: podtest
spec:
terminationGracePeriodSeconds: 0
containers:
- name: centos
image: hub.c.163.com/library/centos:latest
imagePullPolicy: IfNotPresent
command: ["sh","-c","sleep 10000000"]
resources:
#requests:memory: 300Mi表示podtest最低要求300Mi内存，满足不了pod就创建失败。
requests:
memory: 300Mi
#limits: memory: 500Mi 表示容器最多消耗500M内存
limits:
memory: 500Mi
dnsPolicy: ClusterFirst
restartPolicy: Always
status: {}
LimitRange的限制范围为256Mi到512Mi内存。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl describe -f limitRange.yaml
Name: mem-limit-range
Namespace: safe
Type Resource Min Max Default Request Default Limit Max Limit/Request Ratio
---- -------- --- --- --------------- ------------- -----------------------
Container memory 256Mi 512Mi 512Mi 512Mi -
创建pod，pod创建成功，因为满足LimitRange min <= requests <limits <= LimitRange max 条件。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl apply -f pod.yaml
pod/podtest created
[root@k8scloude1 safe]# kubectl get pod -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
podtest 1/1 Running 0 7s 10.244.112.190 k8scloude2 <none> <none>
如果resources字段和LimitRange都进行了资源限制，最终是resources字段生效，容器内存设置不能大于500Mi。
删除limitrange和pod。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl delete -f limitRange.yaml
limitrange "mem-limit-range" deleted
[root@k8scloude1 safe]# kubectl delete pod podtest
pod "podtest" deleted
八.使用ResourceQuota资源配额管理
ResourceQuota是一种用于限制命名空间内资源使用的对象。它允许集群管理员对命名空间中的资源使用进行配额管理，确保不同的团队或项目之间资源的公平分配和有效利用。
使用ResourceQuota，可以限制命名空间中的CPU、内存和其他资源的总量，防止资源滥用和浪费。
资源配额，通过 ResourceQuota 对象来定义，对每个命名空间的资源消耗总量提供限制。 它可以限制命名空间中某种类型的对象的总数目上限，也可以限制命名空间中的 Pod 可以使用的计算资源的总上限。
资源配额的工作方式如下：
不同的团队可以在不同的命名空间下工作。这可以通过 RBAC 强制执行。
集群管理员可以为每个命名空间创建一个或多个 ResourceQuota 对象。
当用户在命名空间下创建资源（如 Pod、Service 等）时，Kubernetes 的配额系统会跟踪集群的资源使用情况， 以确保使用的资源用量不超过 ResourceQuota 中定义的硬性资源限额。
如果资源创建或者更新请求违反了配额约束，那么该请求会报错（HTTP 403 FORBIDDEN）， 并在消息中给出有可能违反的约束。
如果命名空间下的计算资源 （如 cpu 和 memory）的配额被启用， 则用户必须为这些资源设定请求值（request）和约束值（limit），否则配额系统将拒绝 Pod 的创建。 提示: 可使用 LimitRanger 准入控制器来为没有设置计算资源需求的 Pod 设置默认值。
简而言之，resourcequota 配额就是用来设置一个命名空间最多能创建多少个对象，比如能创建多少svc，能创建多少pod/deploy。
如下yaml文件功能为：使用hub.c.163.com/library/centos:latest镜像创建一个休眠10000000秒的pod。
[root@k8scloude1 safe]# vim pod.yaml
[root@k8scloude1 safe]# cat pod.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
labels:
test: podtest
name: podtest
spec:
#当需要关闭容器时，立即杀死容器而不等待默认的30秒优雅停机时长。
terminationGracePeriodSeconds: 0
containers:
- name: centos
image: hub.c.163.com/library/centos:latest
#imagePullPolicy: IfNotPresent：表示如果本地已经存在该镜像，则不重新下载；否则从远程 Docker Hub 下载该镜像
imagePullPolicy: IfNotPresent
#command: ["sh","-c","sleep 10000000"]指定容器启动时要执行的命令，这里是在容器内部执行一个sleep命令，休眠时间为10000000秒。
command: ["sh","-c","sleep 10000000"]
resources: {}
dnsPolicy: ClusterFirst
restartPolicy: Always
status: {}
创建pod。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl apply -f pod.yaml
pod/podtest created
[root@k8scloude1 safe]# kubectl get pod
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
podtest 1/1 Running 0 3s
给podtest创建4个svc，关于svc的详细内容，请查看博客《Kubernetes(k8s)服务service：service的发现和service的发布》。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl expose --name=svc1 pod podtest --port=80
service/svc1 exposed
[root@k8scloude1 safe]# kubectl expose --name=svc2 pod podtest --port=80
service/svc2 exposed
[root@k8scloude1 safe]# kubectl expose --name=svc3 pod podtest --port=80
service/svc3 exposed
[root@k8scloude1 safe]# kubectl expose --name=svc4 pod podtest --port=80
service/svc4 exposed
可以发现，此时可以创建很多个svc。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl get svc -o wide
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE SELECTOR
svc1 ClusterIP 10.98.89.245 <none> 80/TCP 21s test=podtest
svc2 ClusterIP 10.109.215.162 <none> 80/TCP 15s test=podtest
svc3 ClusterIP 10.96.10.12 <none> 80/TCP 12s test=podtest
svc4 ClusterIP 10.109.113.59 <none> 80/TCP 7s test=podtest
删除svc。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl delete svc svc1 svc2 svc3 svc4
service "svc1" deleted
service "svc2" deleted
service "svc3" deleted
service "svc4" deleted
[root@k8scloude1 safe]# kubectl get svc -o wide
No resources found in safe namespace.
现在还没有资源配额resourcequotas。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl get resourcequotas
No resources found in safe namespace.
配置ResourceQuota，功能为创建了一个名为"resourcequota"的ResourceQuota资源对象，用于限制集群中的资源配额。使用该ResourceQuota，最多只能创建4个Pod和4个Service。当达到或超过这些限制时，将无法再创建新的Pod或Service，从而避免过度消耗资源并提高整个集群的可靠性和稳定性。
[root@k8scloude1 safe]# vim resourcequotas.yaml
#只能创建4个pod和4个svc
[root@k8scloude1 safe]# cat resourcequotas.yaml
apiVersion: v1
kind: ResourceQuota
metadata:
name: resourcequota
spec:
#hard：指定资源的硬性限制，即最大允许使用的资源数量。
hard:
#pods: "4"：设置该集群中最多可以创建4个Pod。
pods: "4"
#services: "4"：设置该集群中最多可以创建4个Service。
services: "4"
创建ResourceQuota。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl apply -f resourcequotas.yaml
resourcequota/resourcequota created
查看ResourceQuota。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl get resourcequotas
NAME AGE REQUEST LIMIT
resourcequota 6s pods: 1/4, services: 0/4
现在有1个pod，0个service。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl get pod
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
podtest 1/1 Running 0 10m
[root@k8scloude1 safe]# kubectl get svc
No resources found in safe namespace.
查看resourcequota的描述信息。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl describe -f resourcequotas.yaml
Name: resourcequota
Namespace: safe
Resource Used Hard
-------- ---- ----
pods 1 4
services 0 4
创建svc。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl expose --name=svc1 pod podtest --port=80
service/svc1 exposed
[root@k8scloude1 safe]# kubectl expose --name=svc2 pod podtest --port=80
service/svc2 exposed
[root@k8scloude1 safe]# kubectl expose --name=svc3 pod podtest --port=80
service/svc3 exposed
[root@k8scloude1 safe]# kubectl expose --name=svc4 pod podtest --port=80
service/svc4 exposed
[root@k8scloude1 safe]# kubectl get svc
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
svc1 ClusterIP 10.110.233.61 <none> 80/TCP 37s
svc2 ClusterIP 10.105.108.94 <none> 80/TCP 34s
svc3 ClusterIP 10.105.226.140 <none> 80/TCP 29s
svc4 ClusterIP 10.98.10.38 <none> 80/TCP 25s
svc只能创建4个，第五个就创建失败了。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl expose --name=svc5 pod podtest --port=80
Error from server (Forbidden): services "svc5" is forbidden: exceeded quota: resourcequota, requested: services=1, used: services=4, limited: services=4
查看resourcequotas，可以看到service配额已经满了。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl get resourcequotas
NAME AGE REQUEST LIMIT
resourcequota 2m17s pods: 1/4, services: 4/4
删除svc，pod，resourcequotas。
[root@k8scloude1 safe]# kubectl delete svc svc1 svc2
service "svc1" deleted
service "svc2" deleted
[root@k8scloude1 safe]# kubectl delete svc svc3 svc4
service "svc3" deleted
service "svc4" deleted
[root@k8scloude1 safe]# kubectl delete pod podtest
pod "podtest" deleted
[root@k8scloude1 safe]# kubectl delete -f resourcequotas.yaml
resourcequota "resourcequota" deleted
九.总结
本篇博客介绍了Kubernetes中资源限制的概念以及如何使用resources、LimitRange和ResourceQuota来管理容器资源。通过合理配置资源限制，可以提高集群的稳定性和性能，并确保资源的公平分配和有效利用。
资源限制是Kubernetes中重要的管理和控制机制，对于构建可靠且高效的应用程序环境至关重要。
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