在K8S中，Pod 如何實現對節點的資源控制?

黄嘉波發表於2024-10-15
K8S

在 Kubernetes 中，Pod 是可以被排程到叢集中任何節點上的最小部署單元。Pod 透過資源請求（requests）和資源限制（limits）來實現對節點資源的控制。這些資源控制機制確保了容器能夠獲得它們所需的資源，同時防止它們消耗過多資源，影響節點上其他容器或 Pod 的執行。

以下是 Pod 實現對節點資源控制的幾個關鍵方面：

  1. 資源請求（Resource Requests）：

    • Pod 的每個容器都可以宣告資源請求，這是排程器在排程 Pod 時考慮的最小資源保證。資源請求包括 CPU 和記憶體。

    • 當排程器放置 Pod 時，它會查詢具有足夠可用資源的節點。

    • 資源請求的格式通常如下所示：

      resources:
  requests:
    memory: "64Mi"
    cpu: "250m"

    • 這裡 memory 和 cpu 分別指定了記憶體和 CPU 的請求量。"64Mi" 表示 64 兆位元組的記憶體，"250m" 表示 250 毫核（0.25 核）的 CPU。

  2. 資源限制（Resource Limits）：

    • Pod 的每個容器也可以宣告資源限制，這是容器可以使用的最大資源量。

    • 如果容器嘗試使用超過其限制的資源，它可能會被終止或受到限制。

    • 資源限制的格式通常如下所示：

      resources:
  limits:
    memory: "128Mi"
    cpu: "500m"

    • 這裡 memory 和 cpu 分別指定了記憶體和 CPU 的限制量。

  3. 資源配額（Resource Quotas）：

    • 資源配額允許管理員限制名稱空間內資源的總使用量，確保不同團隊或專案之間的資源隔離。
    • 資源配額可以限制 CPU、記憶體、儲存等資源的使用量。

  4. 限制範圍（Limit Ranges）：

    • 限制範圍定義了名稱空間內 Pod 或容器的最小和最大資源請求和限制。
    • 它們可以防止資源請求過低或限制過高，從而保證叢集資源的合理分配。

  5. 服務質量（Quality of Service, QoS）：

    • Kubernetes 根據資源請求和限制將 Pod 分為不同的服務質量等級：
      • Guaranteed：所有容器的資源請求和限制完全匹配。
      • Burstable：至少有一個容器的資源請求小於限制。
      • BestEffort：所有容器的資源請求都為零。
    • 不同的 QoS 等級在資源不足時有不同的處理方式。

  6. 節點資源分配：

    • 每個節點都有一個固定的 CPU 和記憶體資源池。
    • 當 Pod 被排程到節點上時，排程器會檢查該節點是否有足夠的資源來滿足 Pod 的請求。

  7. 容器執行時和 Cgroups：

    • 容器執行時（如 Docker、containerd）使用控制組（Cgroups）來限制容器的資源使用。
    • Cgroups 確保容器不會超過其資源限制，並且可以根據資源請求進行合理的資源分配。

綜上所述，透過這些機制，Kubernetes 可以有效地管理叢集資源，確保 Pod 能夠穩定執行，同時防止資源爭用和過度消耗。

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