kubernetes 的资源配额控制器

kubernetes 的资源配额控制器

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有很多团队在使用kubernetes的时候是将一个namespace当成一个租户的,所以对namespace的权限控制,资源控制就很重要了,你总是会担心你的某个租户使用的资源就超出了应有的配额。幸运的是kubernetes本身就为我们提供了解决这一问题的工具:资源配额控制器(ResourceQuotaController)

资源配额控制器确保了指定的资源对象始终不会超过配置的资源,能够有效的降低整个系统宕机的机率,增强系统的鲁棒性,对整个集群的稳定性有非常重要的作用。

介绍

kubernetes主要有3个层级的资源配额控制:

  • 容器:可以对 CPU 和 Memory 进行限制
  • POD:可以对一个 POD 内所有容器的的资源进行限制
  • Namespace:为一个命名空间下的资源进行限制

其中容器层次主要利用容器本身的支持,比如 Docker 对 CPU、内存等的支持;POD 方面可以限制系统内创建 POD 的资源范围,比如最大或者最小的 CPU、memory 需求;Namespace 层次就是对用户级别的资源限额了,包括 CPU、内存,还可以限定 POD、RC、Service 的数量。

要使用资源配额的话需要确保apiserver--admission-control参数中包含ResourceQuota,当 namespace 中存在一个 ResourceQuota对象时,该 namespace 即开始实施资源配额的管理工作了,另外需要注意的是一个 namespace 中最多只应存在一个 ResourceQuota 对象。

ResourceQuotaController支持的配额控制资源主要包括:计算资源配额、存储资源配额、对象数量资源配额以及配额作用域,下面我们来分别看看这些资源的具体信息:

计算资源配额

用户可以对给定 namespace 下的计算资源总量进行限制,ResourceQuotaController所支持的资源类型如下:

资源名称 描述信息
cpu 所有非终止状态的 POD 中,其 CPU 需求总量不能超过该值
limits.cpu 所有非终止状态的 POD 中,其 CPU 限额总量不能超过该值
memory 所有非终止状态的 POD 中,其内存需求总量不能超过该值
limits.memory 所有非终止状态的 POD 中,其内存限额总量不能超过该值
requests.cpu 所有非终止状态的 POD 中,其 CPU 需求总量不能超过该值
requests.memory 所有非终止状态的 POD 中,其内存需求总量不能超过该值

示例如下:

$ cat <<EOF > compute-resources.yaml
apiVersion: v1
kind: ResourceQuota
metadata:
  name: compute-resources
  namespace: myspace
spec:
  hard:
    requests.cpu: "1"
    requests.memory: 1Gi
    limits.cpu: "2"
    limits.memory: 2Gi
EOF
$ kubectl create -f compute-resources.yaml

然后我们查看下上面我们创建的 ResourceQuota对象:

$ kubectl describe quota compute-resources -n myspace
Name:            compute-resources
Namespace:       myspace
Resource         Used  Hard
--------         ----  ----
limits.cpu       0     2
limits.memory    0     2Gi
requests.cpu     0     1
requests.memory  0     1Gi

另外需要注意的是:如果 namespace 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;或者也可以为资源设置默认的资源限制,如下 yaml 文件:(同样需要在--admission-control参数中设置值LimitRanger

apiVersion: v1
kind: LimitRange
metadata:
  name: limits
spec:
  limits:
  - default:
    cpu: 200m
    memory: 200Mi
  type: Container

存储资源配额

用户可以对给定 namespace 下的存储资源总量进行限制,此外,还可以根据相关的存储类(Storage Class)来限制存储资源的消耗。

资源名称 描述信息
requests.storage 所有的 PVC 中,存储资源的需求不能超过该值
persistentvolumecliaims namespace 中所允许的 PVC 总量
.storageclass.storage.k8s.io/requests.storage 所有该 storage-class-name 相关的 PVC 中, 存储资源的需求不能超过该值
.storageclass.storage.k8s.io/persistentvolumeclaims namespace 中所允许的该 storage-class-name 相关的 PVC 的总量

对象数量配额

给定类型的对象数量可以被限制。 支持以下类型:

资源名称 描述信息
configmaps namespace 下允许存在的 configmap 的数量
persistentvolumeclaims namespace 下允许存在的 PVC 的数量
pods namespace 下允许存在的非终止状态的 POD 数量,如果 POD 的 status.phase 为 Failed 或 Succeeded,那么其处于终止状态
replicationcontrollers namespace 下允许存在的 replication controllers 的数量
resourcequotas namespace 下允许存在的 resource quotas 的数量
services namespace 下允许存在的service的数量
services.loadbalancers namespace 下允许存在的 load balancer 类型的 service 的数量
services.nodeports namespace 下允许存在的 node port 类型的 service 的数量
secrets namespace 下允许存在的 secret 的数量

如下示例:

$ cat <<EOF > object-counts.yaml
apiVersion: v1
kind: ResourceQuota
metadata:
  name: object-counts
  namespace: myspace
spec:
  hard:
    pods: "40"
    configmaps: "10"
    replicationcontrollers: "20"
    secrets: "10"
    services: "10"
    services.nodeports: "2"
EOF
$ kubectl create -f object-counts.yaml

同样可以查看上面创建的资源限额对象:

$ kubectl describe quota object-counts -n myspace
Name:                   object-counts
Namespace:              myspace
Resource                Used  Hard
--------                ----  ----
configmaps              0     10
pods                    0     40
replicationcontrollers  0     20
secrets                 1     10
services                0     10
services.nodeports      0     2

配额作用域

每个配额都有一组相关的作用域(scope),配额只会对作用域内的资源生效。当一个作用域被添加到配额中后,它会对作用域相关的资源数量作限制。 如配额中指定了允许(作用域)集合之外的资源,会导致验证错误。

作用域 描述
Terminating 匹配 spec.activeDeadlineSeconds >= 0 的 POD
NotTerminating 匹配 spec.activeDeadlineSeconds is nil 的 POD
BestEffort 匹配尽力而为(best effort)服务类型的 POD
NotBestEffort 匹配非尽力而为(best effort)服务类型的 POD

其中BestEffort 作用域限制配额跟踪以下资源: PODS

TerminatingNotTerminatingNotBestEffort限制配额跟踪以下资源:cpu、limits.cpu、limits.memory、memory、pods、requests.cpu、requests.memory。

总结

物理资源 CPU 和内存受到 namespace 资源配额管理器的控制,几乎所有使用到的资源都能够被简单的调整,我们可以结合我们自身的业务和物理资源实际情况来进行分配配额,所以这里没有一个完全通用的配额方案,需要根据实际情况来定,因为只有你自己最清楚你的集群的整体情况了。

参考资料

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