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k8s中什么是内存请求，什么是内存限制，及其与QoS的关系

2024-09-06 14:17 由 dashery 发表于 #其他

在 Kubernetes 中，内存请求（Memory Request）和内存限制（Memory Limit）是资源管理的两个关键概念，它们帮助确保 Pod 能够获得所需的资源，同时防止资源过度使用。以下是它们的定义和作用：

内存请求（Memory Request）

  1. 定义：内存请求是 Pod 启动时向 Kubernetes 集群请求的最小内存量。这是 Pod 正常运行所需的内存的保证。

  2. 作用：

    • 调度决策：Kubernetes 调度器使用内存请求来确定哪些节点有足够的空闲内存来满足 Pod 的需求。只有当节点的可用内存大于或等于 Pod 的内存请求时，调度器才会将 Pod 调度到该节点。
    • 资源分配：在节点上，操作系统会为每个容器分配至少等于内存请求的内存量。这确保了 Pod 在低负载时有足够的内存来运行。

  3. 重要性：设置内存请求对于确保 Pod 在资源紧张时能够被调度和运行至关重要。如果 Pod 的内存请求未被满足，它可能无法在任何节点上启动。

内存限制（Memory Limit）

  1. 定义：内存限制是 Pod 可以使用的最大内存量。这是为了防止 Pod 占用过多内存，从而影响节点上其他 Pod 或系统本身的稳定性。

  2. 作用：

    • 资源限制：当 Pod 的内存使用量接近或达到内存限制时，容器的 Out-Of-Memory (OOM) Killer 可能会被触发，从而终止该 Pod，以保护节点的稳定性。
    • 成本控制：在云环境中，内存限制可以帮助控制成本，因为许多云服务提供商根据实际使用的资源量来计费。

  3. 重要性：设置内存限制对于防止内存泄漏和过度使用资源至关重要。它有助于维护集群的稳定性和性能。

内存请求与内存限制的关系

  • 配对设置：理想情况下，内存请求应该接近或等于 Pod 正常运行所需的内存量，而内存限制应该设置为 Pod 在峰值负载下可能需要的最大内存量。
  • QoS 类别：Kubernetes 根据内存请求和限制的关系将 Pod 分为不同的 Quality of Service (QoS) 类别，包括 Guaranteed、Burstable 和 BestEffort。这些类别影响调度器如何对待 Pod 的资源请求。

通过合理配置内存请求和内存限制，你可以确保 Pod 获得必要的资源，同时防止资源滥用，从而提高 Kubernetes 集群的整体性能和稳定性。

QoS

在 Kubernetes 中，Quality of Service (QoS) 是用来描述 Pod 资源请求和限制配置的一种分类方式。QoS 有三个类别：Guaranteed（保证）、Burstable（可爆发）和 BestEffort（尽力而为）。这些类别决定了 Kubernetes 调度器如何对待 Pod 的资源请求，以及在资源紧张时 Pod 的行为。

Guaranteed（保证）

  • 内存请求和限制：Pod 中的所有容器都设置了内存请求和内存限制，并且请求值等于限制值。
  • 调度和运行：调度器会确保每个 Pod 都有足够的资源来满足其请求。在资源紧张时，Guaranteed 类别的 Pod 会优先于其他类别的 Pod 被调度和运行。
  • OOM Killer：由于内存请求和限制相等，Pod 通常不会触发 OOM Killer，因为它不会超过其内存限制。

Burstable（可爆发）

  • 内存请求和限制：至少有一个容器设置了内存请求，但不是所有容器的内存请求都等于其内存限制。换句话说，至少有一个容器的内存限制大于其请求。
  • 调度和运行：调度器会考虑 Pod 的内存请求来调度 Pod，但 Pod 可以在不超过其内存限制的情况下使用更多内存。在资源紧张时，Burstable 类别的 Pod 可能会被 OOM Killer 终止，以释放资源给 Guaranteed 类别的 Pod。
  • OOM Killer：如果 Pod 使用的内存超过了其请求但未达到限制，它可能会在资源紧张时被 OOM Killer 终止。

BestEffort（尽力而为）

  • 内存请求和限制：没有设置内存请求或内存限制，或者内存请求为零。
  • 调度和运行：调度器不会考虑这些 Pod 的资源请求，它们可以在任何有空闲资源的节点上运行。这些 Pod 在资源紧张时最有可能被终止。
  • OOM Killer：由于没有内存限制，这些 Pod 很容易在内存使用过多时被 OOM Killer 终止。

QoS 类别的影响

  • 资源分配：QoS 类别影响调度器如何分配资源给 Pod。Guaranteed 类别的 Pod 会获得保证的资源，而 BestEffort 类别的 Pod 则在资源充足时运行，但在资源紧张时可能会被牺牲。
  • 稳定性和性能：Guaranteed 类别的 Pod 提供最高的稳定性和性能保证，因为它们总是有足够的资源来运行。Burstable 和 BestEffort 类别的 Pod 则可能在资源紧张时受到影响。
  • 成本：在云环境中，Guaranteed 类别的 Pod 可能会有更高的成本，因为它们需要预留资源。BestEffort 类别的 Pod 成本最低，但可能在资源紧张时不可用。

通过合理配置 Pod 的内存请求和限制，你可以控制 Pod 的 QoS 类别，从而在资源利用和成本之间找到平衡。