目录

一、资源管理

1.1 可压缩资源和非可压缩资源

1.2 内存和CPU含义

二、QoS（服务质量保证）的级别

2.1 Guaranteed（保证）类型

2.2 Burstable（突发） 类型

2.3 BestEffort（尽力而为）类型

三、QoS作用及模式

3.1 作用

3.2 模式

四、cpuset 的设置

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我们前面配置pod及pod相关时，默认对资源是没有限制的，就是尽可能地使用宿主机的资源。

而在实现生产环境中，我们需要对资源做一些限制，这样避免资源之间竞争对pod产生影响。

可以先看一下官网的《为容器管理资源》

一、资源管理

作为一个容器集群编排与管理项目，Kubernetes 为用户提供的基础设施能力，不仅包括了我在前面为你讲述的应用定义和描述的部分，还包括了对应用的资源管理和调度的处理。

我在前面的文章中已经提到过，在 Kubernetes 里，Pod 是最小的原子调度单位。这也就意味着，所有跟调度和资源管理相关的属性都应该是属于 Pod 对象的字段。

如果 Pod 运行所在的节点具有足够的可用资源，容器可能（且可以）使用超出对应资源 request 属性所设置的资源量。不过，容器不可以使用超出其资源 limit 属性所设置的资源量。

1.1 可压缩资源和非可压缩资源

《为容器管理资源》中的例子如下：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: frontend
spec:
  containers:
  - name: app
    image: images.my-company.example/app:v4
    env:
    - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
      value: "password"
    resources:
      requests:
        memory: "64Mi"
        cpu: "250m"
      limits:
        memory: "128Mi"
        cpu: "500m"
  - name: log-aggregator
    image: images.my-company.example/log-aggregator:v6
    resources:
      requests:
        memory: "64Mi"
        cpu: "250m"
      limits:
        memory: "128Mi"
        cpu: "500m"

在 Kubernetes 中，像 CPU 这样的资源被称作“可压缩资源”（compressible resources）。它的典型特点是，当可压缩资源不足时，Pod 只会“饥饿”，但不会退出。

而像内存这样的资源，则被称作“不可压缩资源（incompressible resources）。当不可压缩资源不足时，Pod 就会因为 OOM（Out-Of-Memory）被内核杀掉。

1.2 内存和CPU含义

可以直接看官网《为容器管理资源》中  内存的含义 

内存的约束和请求以字节为单位。你可以使用以下后缀之一以一般整数或定点整数形式来表示内存： E、P、T、G、M、K。你也可以使用对应的 2 的幂数：Ei、Pi、Ti、Gi、Mi、Ki。

可以直接看官网《为容器管理资源》中  CPU的含义

CPU 资源的约束和请求以 cpu 为单位。

Kubernetes 中的一个 cpu 等于云平台上的 1 个 vCPU/核和裸机 Intel 处理器上的 **1 个超线程 **。

你也可以表达带小数 CPU 的请求。spec.containers[].resources.requests.cpu 为 0.5 的 Container 肯定能够获得请求 1 CPU 的容器的一半 CPU 资源。表达式 0.1 等价于表达式 100m， 可以看作 “100 millicpu”。有些人说成是“一百毫 cpu”，其实说的是同样的事情。 具有小数点（如 0.1）的请求由 API 转换为 100m；最大精度是 1m。 因此，或许你应该优先考虑使用 100m 的形式。

CPU 总是按绝对数量来请求的，不可以使用相对数量； 0.1 的 CPU 在单核、双核、48 核的机器上的意义是一样的。

Kubernetes 里 Pod 的 CPU 和内存资源，实际上还要分为 limits 和 requests 两种情况

spec.containers[].resources.limits.cpu
spec.containers[].resources.limits.memory
spec.containers[].resources.requests.cpu
spec.containers[].resources.requests.memory

这两者的区别其实非常简单：在调度的时候，kube-scheduler 只会按照 requests 的值进行计算。而在真正设置 Cgroups 限制的时候，kubelet 则会按照 limits 的值来进行设置。

 

二、QoS（服务质量保证）的级别

在 Kubernetes 中，不同的 requests 和 limits 的设置方式，其实会将这个 Pod 划分到不同的 QoS 级别当中。

2.1 Guaranteed（保证）类型

当 Pod 里的每一个 Container 都同时设置了 requests 和 limits，并且 requests 和 limits 值相等的时候，这个 Pod 就属于 Guaranteed 类别，如下所示：

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

当这个 Pod 创建之后，它的 qosClass 字段就会被 Kubernetes 自动设置为 Guaranteed。需要注意的是，当 Pod 仅设置了 limits 没有设置 requests 的时候，Kubernetes 会自动为它设置与 limits 相同的 requests 值，所以，这也属于 Guaranteed 情况。

2.2 Burstable（突发） 类型

而当 Pod 不满足 Guaranteed 的条件，但至少有一个 Container 设置了 requests。那么这个 Pod 就会被划分到 Burstable 类别。比如下面这个例子：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: qos-demo-2
  namespace: qos-example
spec:
  containers:
  - name: qos-demo-2-ctr
    image: nginx
    resources:
      limits
        memory: "200Mi"
      requests:
        memory: "100Mi"

2.3 BestEffort（尽力而为）类型

而如果一个 Pod 既没有设置 requests，也没有设置 limits，那么它的 QoS 类别就是 BestEffort。比如下面这个例子

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: qos-demo-3
  namespace: qos-example
spec:
  containers:
  - name: qos-demo-3-ctr
    image: nginx

三、QoS作用及模式

3.1 作用

实际上，QoS 划分的主要应用场景，是当宿主机资源紧张的时候，kubelet 对 Pod 进行 Eviction（即资源回收）时需要用到的。

具体地说，当 Kubernetes 所管理的宿主机上不可压缩资源短缺时，就有可能触发 Eviction。比如，可用内存（memory.available）、可用的宿主机磁盘空间（nodefs.available），以及容器运行时镜像存储空间（imagefs.available）等等。

目前，Kubernetes 为你设置的 Eviction 的默认阈值如下所示：

memory.available<100Mi
nodefs.available<10%
nodefs.inodesFree<5%
imagefs.available<15%

3.2 模式

当然，上述各个触发条件在 kubelet 里都是可配置的。比如下面这个例子：

kubelet --eviction-hard=imagefs.available<10%,memory.available<500Mi,nodefs.available<5%,nodefs.inodesFree<5% --eviction-soft=imagefs.available<30%,nodefs.available<10% --eviction-soft-grace-period=imagefs.available=2m,nodefs.available=2m --eviction-max-pod-grace-period=600

你可以看到 Eviction 在 Kubernetes 里其实分为 Soft 和 Hard 两种模式。

其中，Soft Eviction 允许你为 Eviction 过程设置一段“优雅时间”，比如上面例子里的 imagefs.available=2m，就意味着当 imagefs 不足的阈值达到 2 分钟之后，kubelet 才会开始 Eviction 的过程。

 

而 Hard Eviction 模式下，Eviction 过程就会在阈值达到之后立刻开始。

Kubernetes 计算 Eviction 阈值的数据来源，主要依赖于从 Cgroups 读取到的值，以及使用 cAdvisor 监控到的数据。

当宿主机的 Eviction 阈值达到后，就会进入 MemoryPressure 或者 DiskPressure 状态，从而避免新的 Pod 被调度到这台宿主机上。

而当 Eviction 发生的时候，kubelet 具体会挑选哪些 Pod 进行删除操作，就需要参考这些 Pod 的 QoS 类别了。

首当其冲的，自然是 BestEffort 类别的 Pod。

其次，是属于 Burstable 类别、并且发生“饥饿”的资源使用量已经超出了 requests 的 Pod。

最后，才是 Guaranteed 类别。并且，Kubernetes 会保证只有当 Guaranteed 类别的 Pod 的资源使用量超过了其 limits 的限制，或者宿主机本身正处于 Memory Pressure 状态时，Guaranteed 的 Pod 才可能被选中进行 Eviction 操作。

当然，对于同 QoS 类别的 Pod 来说，Kubernetes 还会根据 Pod 的优先级来进行进一步地排序和选择。

 

四、cpuset 的设置

在理解了 Kubernetes 里的 QoS 类别的设计之后，我再来为你讲解一下Kubernetes 里一个非常有用的特性：cpuset 的设置。

我们知道，在使用容器的时候，你可以通过设置 cpuset 把容器绑定到某个 CPU 的核上，而不是像 cpushare 那样共享 CPU 的计算能力。

这种情况下，由于操作系统在 CPU 之间进行上下文切换的次数大大减少，容器里应用的性能会得到大幅提升。事实上，cpuset 方式，是生产环境里部署在线应用类型的 Pod 时，非常常用的一种方式。

在 Kubernetes 里又该如何实现如下：

首先，你的 Pod 必须是 Guaranteed 的 QoS 类型；

然后，你只需要将 Pod 的 CPU 资源的 requests 和 limits 设置为同一个相等的整数值即可。

比如下面这个例子：

spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
    resources:
      limits:
        memory: "200Mi"
        cpu: "2"
      requests:
        memory: "200Mi"
        cpu: "2"

这时候，该 Pod 就会被绑定在 2 个独占的 CPU 核上。当然，具体是哪两个 CPU 核，是由 kubelet 为你分配的。