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为容器和 Pods 分配 CPU 资源

此页面显示如何将 CPU request 和 CPU limit 分配给一个容器。容器使用的 CPU 不能超过配额限制。 如果系统有空闲的 CPU 时间,则可以保证根据请求给容器分配尽可能多的 CPU 资源。

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:

要获知版本信息,请输入 kubectl version.

集群中的每个节点必须至少具有 1 个 CPU。

此页面上的一些步骤要求您在集群中运行metrics-server 服务。如果您的集群中已经有正在运行的 metrics-server 服务,那么您可以跳过这些步骤。

如果您正在运行MinikubeMinikube 是用来在本地运行 Kubernetes 的一种工具。 ,请运行以下命令启用 metrics-server:

minikube addons enable metrics-server

查看是 metrics-server(或者其他资源度量 API 服务提供者,metrics.k8s.io )是否正在运行,请键入以下命令:

kubectl get apiservices

如果资源指标 API 可用,则会输出将包含一个参考信息 metrics.k8s.io

NAME
v1beta1.metrics.k8s.io

创建一个命名空间

创建一个命名空间 命名空间命名空间是 Kubernetes 为了在同一物理集群上支持多个虚拟集群而使用的一种抽象。 ,以便在本练习中创建的资源与集群的其余部分资源隔离。

kubectl create namespace cpu-example

指定一个 CPU 请求和 CPU 限制

要为容器指定 CPU 请求,请包含 resources:requests 字段 在容器资源清单中。要指定 CPU 限制,请包含 resources:limits

在本练习中,您将创建一个具有一个容器的 Pod。容器将会请求 0.5 个 CPU,而且最多限制使用 1 个 CPU。 这是 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"

配置文件的 args 部分提供了容器启动时的参数。 -cpus "2"参数告诉容器尝试使用 2 个 CPU。

创建 Pod 命令如下:

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

验证上述创建的 Pod 处于 Running 状态

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

查看显示关于 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 milli CPU,并且 CPU 限制为 1 个 CPU。

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

使用 kubectl top 命令来获取该 Pod 的指标数据:

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

此示例的输出,显示 Pod 使用的是974 milliCPU,即仅略低于 Pod 配置中指定的 1 个 CPU 的限制。

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

回想一下,通过设置 - CPU "2",您将容器配置为尝试使用 2 个 CPU,但是只允许容器使用大约 1 个 CPU。容器的 CPU 使用量受到限制,因为该容器正尝试使用超出其限制的 CPU 资源。

说明: CPU 使用率低于1.0的另一种可能的解释是,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,则容器无论为容器指定的 CPU 限制如何,都不能使用超过 1 个 CPU。

CPU 单元

CPU 资源以 CPU 单位度量。Kubernetes中的一个 CPU 等同于:

  • 1 个 AWS vCPU
  • 1 个 GCP核心
  • 1 个 Azure vCore
  • 1 个具有超线程功能的裸机英特尔处理器上的超线程

允许使用小数值。要求 0.5 CPU 的容器保证一半 CPU 作为请求 1 个 CPU 的容器。 您可以使用后缀 m 表示毫。例如 100m CPU,100 milliCPU 和 0.1 CPU 都相同。 精度不能超过 1m。

始终要求 CPU 是绝对数量,而不是相对数量。0.1 在单核,双核或 48 核计算机上的 CPU 数量值是一样的。

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

对您的节点而言,设置一个 CPU 过大的请求

CPU 请求和限制与容器相关联,但是我们可以考虑一下 CPU 对应 Pod 的请求和限制这样的场景:Pod 对 CPU 使用量的请求等于 Pod 中所有容器的请求数量。 同样,CPU 对 Pod 请求资源的限制等于 Pod 中所有容器的请求的 CPU 资源限制数。

Pod 调度基于请求。仅在以下情况下,Pod 将会在节点上运行:节点具有足够的 CPU 资源可用于满足 Pod CPU 请求。

在本练习中,您将创建一个 Pod,该 Pod 的 CPU 请求对于集群中任何节点的容量而言都会过大。

这是 Pod 的配置文件,Pod 中有一个容器。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"

使用如下命令创建该 Pod

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

查看该 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,尚未将 Pod 调度到任何节点上运行, 并且 Pod 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,包括事件如下:

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

输出显示由于节点上的 CPU 资源不足,无法调度容器

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

删除您的 Pod

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

如果没有指定 CPU 限制

如果您没有为容器指定 CPU 限制,则适用以下情况之一:

  • 容器在可以使用的 CPU 资源上没有上限。容器可以使用运行该节点的所有可用 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 LimitRange 指定 CPU 限制的默认值。

CPU 请求和限制的初衷

通过配置 CPU 请求和在您的容器中运行的容器的限制 集群,您可以有效利用集群上可用的 CPU 资源 节点。通过将 Pod CPU 请求保持在较低水平,可以使 Pod 成为 预定的。通过使 CPU 限制大于 CPU 请求,您可以完成两件事:

  • Pod 可能会有大量活动,它利用恰好可用的 CPU 资源。
  • Pod 在突发期间可以使用的 CPU 资源数量被限制为合理的数量。

清理

删除名称空间:

kubectl delete namespace cpu-example

接下来

针对应用开发者

针对集群管理员