ResourceQuota资源配额 - Kubernetes(k8s)

半兽人 发表于: 2019-08-15   最后更新时间: 2019-08-17  

当多个用户或团队共享具有固定数目节点的集群时,人们会担心有人使用的资源超出应有的份额。

管理员就可以通过ResourceQuota来解决这个问题。

资源配额, 通过 ResourceQuota 对象来定义, 对每个namespace的资源消耗总量提供限制。 它可以按类型限制namespace下可以创建的对象的数量,也可以限制可被该项目以资源形式消耗的计算资源的总量。

资源配额的工作方式如下:

  • 不同的团队在不同的namespace下工作。 目前这是自愿的, 但计划通过ACL (Access Control List 访问控制列表) 使其变为强制性的。

  • 管理员为每个namespace创建一个或多个资源配额对象。

  • 用户在namespace下创建资源 (pods、 services等),同时配额系统会跟踪使用情况,来确保其不超过资源配额中定义的硬性资源限额。

  • 如果资源的创建或更新违反了配额约束,则请求会失败,并返回 HTTP状态码 403 FORBIDDEN ,以及说明违反配额约束的信息。

  • 如果namespace下的计算资源 (如 cpumemory)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。
    提示: 可使用 LimitRange 准入控制器来为没有设置计算资源需求的Pod设置默认值。
    作为示例,请参考 演练 来避免这个问题。

下面是使用namespace和配额构建策略的示例:

  • 在具有 32 GiB 内存 和 16 核CPU资源的集群中, 允许A团队使用 20 GiB 内存 和 10 核的CPU资源,允许B团队使用 10GiB 内存和 4 核的CPU资源,并且预留 2GiB 内存和 2 核的CPU资源供将来分配。

  • 限制 "testing" namespace使用 1 核CPU资源和 1GiB 内存。 允许 "production" namespace使用任意数量。

在集群容量小于各namespace配额总和的情况下,可能存在资源竞争。 Kubernetes采用先到先服务的方式处理这类问题。

无论是资源竞争还是配额的变更都不会影响已经创建的资源。

启用资源配额

资源配额的支持在很多Kubernetes版本中是默认开启的。当 apiserver 的 --admission-control= 参数中包含 ResourceQuota 时,资源配额会被启用。

当namespace中存在一个 ResourceQuota 对象时,该namespace即开始实施资源配额管理。一个namespace中最多只应存在一个 ResourceQuota 对象

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。

配额机制所支持的资源类型:

资源名称 描述
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。
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。
memory 所有非终止状态的Pod中,其内存需求总量不能超过该值。
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。

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
requests.storage 所有的PVC中,存储资源的需求不能超过该值。
persistentvolumeclaims namespace中所允许的 PVC 总量。
<storage-class-name>.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。
<storage-class-name>.storageclass.storage.k8s.io/persistentvolumeclaims namespace中所允许的该storage-class-name相关的PVC的总量。

例如,如果一个操作人员针对 "黄金" 存储类型与 "铜" 存储类型设置配额,操作员可以定义配额如下:

  • gold.storageclass.storage.k8s.io/requests.storage: 500Gi
  • bronze.storageclass.storage.k8s.io/requests.storage: 100Gi

对象数量配额

1.9版本,支持使用以下语法来添加对所有标准namespace资源类型的配额:

count/<resource>.<group>

以下是用户可能希望置于对象计数配额下的一组示例资源:

  • count/persistentvolumeclaims
  • count/services
  • count/secrets
  • count/configmaps
  • count/replicationcontrollers
  • count/deployments.apps
  • count/replicasets.apps
  • count/statefulsets.apps
  • count/jobs.batch
  • count/cronjobs.batch
  • count/deployments.extensions

1.15版本中增加了使用相同的语法对自定义资源的支持。例如,要在example.com API组中的widgets自定义资源上创建配额,使用

count/widgets.example.com.

使用count/*资源配额时,如果对象存在服务器存储中,则会根据配额控制。这种类型的配额可用于防止存储资源耗尽。例如,你可能希望在对服务器中的secrets数量进行配额。集群中如果有太多的secrets实际上可以阻止服务器和控制器启动! 你可以选择配额jobs以防止配置不当的cronjob在namespace中创建过多的jobs,从而导致拒绝服务。

在1.9版本之前,可以在有限的资源上执行通用配额。 此外,还可以通过其类型进一步约束特定资源的配额。

支持以下类型:

资源名称 描述
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。

例如 pods 配额统计并保证单个namespace下创建 pods 的最大数量。用户可能希望在namespace中为pod设置配额,来避免有用户创建很多小的pod,从而耗尽集群提供的pod IP地址。

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。

范围 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。

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

请求/约束

分配计算资源时,每个容器可以为CPU或内存指定请求和约束。
也可以设置两者中的任何一个。

如果配额中指定了 requests.cpurequests.memory 的值,那么它要求每个进来的容器针对这些资源有明确的请求。 如果配额中指定了 limits.cpulimits.memory的值,那么它要求每个进来的容器针对这些资源指定明确的约束。

查看和设置配额

Kubectl 支持创建、更新和查看配额:

$ kubectl create namespace myspace

$ cat <<EOF > compute-resources.yaml
apiVersion: v1
kind: ResourceQuota
metadata:
  name: compute-resources
spec:
  hard:
    pods: "4"
    requests.cpu: "1"
    requests.memory: 1Gi
    limits.cpu: "2"
    limits.memory: 2Gi
EOF
$ kubectl create -f ./compute-resources.yaml --namespace=myspace

$ cat <<EOF > object-counts.yaml
apiVersion: v1
kind: ResourceQuota
metadata:
  name: object-counts
spec:
  hard:
    configmaps: "10"
    persistentvolumeclaims: "4"
    replicationcontrollers: "20"
    secrets: "10"
    services: "10"
    services.loadbalancers: "2"
EOF
$ kubectl create -f ./object-counts.yaml --namespace=myspace

$ kubectl get quota --namespace=myspace
NAME                    AGE
compute-resources       30s
object-counts           32s

$ kubectl describe quota compute-resources --namespace=myspace
Name:                  compute-resources
Namespace:             myspace
Resource               Used Hard
--------               ---- ----
limits.cpu             0    2
limits.memory          0    2Gi
pods                   0    4
requests.cpu           0    1
requests.memory        0    1Gi

$ kubectl describe quota object-counts --namespace=myspace
Name:                   object-counts
Namespace:              myspace
Resource                Used    Hard
--------                ----    ----
configmaps              0       10
persistentvolumeclaims  0       4
replicationcontrollers  0       20
secrets                 1       10
services                0       10
services.loadbalancers  0       2

配额和集群容量

配额对象是独立于集群容量的。它们通过绝对的单位来表示。 所以,为集群添加节点, 不会
自动赋予每个namespace消耗更多资源的能力。

有时可能需要更复杂的策略,比如:

  • 在几个团队中按比例划分总的集群资源。
    • 允许每个租户根据需要增加资源使用量,但要有足够的限制以防止意外资源耗尽。
    • 在namespace中添加节点、提高配额的额外需求。

这些策略可以基于 ResourceQuota,通过编写一个检测配额使用,并根据其他信号调整各namespace下的配额硬性限制的 "控制器" 来实现。

注意:资源配额对集群资源总体进行划分,但它对节点没有限制:来自多个namespace的Pod可能在同一节点上运行。



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