如何在 Kubernetes 中配置和监控资源配额

简介

本教程将指导你了解 Kubernetes 资源配额，进行配置和应用，并监控和排查可能出现的任何问题。完成本教程后，你将全面了解如何使用资源配额在 Kubernetes 集群中有效地管理和分配资源。

Skills Graph

理解 Kubernetes 资源配额

Kubernetes 是一个强大的容器编排平台，能让组织有效地管理和扩展其应用程序。Kubernetes 的关键特性之一是其资源管理能力，其中包括资源配额的使用。资源配额是 Kubernetes 中的一种资源，可让你设置命名空间能够消耗的资源量限制，确保在整个集群中公平、高效地分配资源。

在 Kubernetes 中，资源配额是一组约束条件，用于限制命名空间内可消耗的资源总量。这包括诸如 CPU、内存、存储等资源，甚至还包括可创建的对象（如 Pod、服务或机密）数量。通过设置资源配额，你可以确保应用程序不会消耗超过分配的资源，防止一个应用程序独占资源并影响同一集群中其他应用程序的性能。

资源配额在多租户环境中特别有用，在这种环境中，多个团队或应用程序共享同一个 Kubernetes 集群。通过在命名空间级别设置资源配额，你可以确保每个团队或应用程序都能获得所需的资源，而不会有一个团队或应用程序消耗超过其应得份额的资源。

在上述示例中，我们有一个包含两个命名空间的 Kubernetes 集群，每个命名空间都有自己的资源配额。这确保了命名空间 1 中的应用程序消耗的资源不会影响命名空间 2 中应用程序可用的资源，反之亦然。

资源配额可以配置为限制广泛的资源，包括：

通过理解和配置资源配额，你可以确保有效地使用 Kubernetes 集群，并在应用程序之间公平地分配资源。

配置和应用资源配额

在 Kubernetes 中配置资源配额是一个简单的过程，可以使用 YAML 配置文件来完成。以下是一个资源配额配置示例，它限制了命名空间中可创建的 CPU、内存和 Pod 数量：

apiVersion: v1
kind: ResourceQuota
metadata:
  name: compute-resources
  namespace: default
spec:
  hard:
    requests.cpu: "1"
    requests.memory: 1Gi
    limits.cpu: "2"
    limits.memory: 2Gi
    pods: "10"

在这个示例中，我们在 default 命名空间中创建了一个名为 compute-resources 的资源配额。该配额设置了以下限制：

• CPU 请求：1 核心
• 内存请求：1 吉字节
• CPU 限制：2 核心
• 内存限制：2 吉字节
• Pod 的最大数量：10

要应用此资源配额，你可以将 YAML 配置保存到一个文件（例如 resource-quota.yaml），并使用 kubectl apply 命令：

kubectl apply -f resource-quota.yaml

应用资源配额后，Kubernetes 将对在 default 命名空间中创建的所有资源强制执行这些限制。

你还可以为其他类型的资源配置资源配额，例如服务、机密和持久卷声明。以下是一个包含这些额外资源类型的示例：

apiVersion: v1
kind: ResourceQuota
metadata:
  name: object-counts
  namespace: default
spec:
  hard:
    requests.cpu: "1"
    requests.memory: 1Gi
    limits.cpu: "2"
    limits.memory: 2Gi
    pods: "10"
    services: "5"
    secrets: "10"
    persistentvolumeclaims: "4"

在这个示例中，我们还限制了 default 命名空间中可创建的服务、机密和持久卷声明的数量。

通过配置和应用资源配额，你可以确保有效地使用 Kubernetes 集群，并在应用程序之间公平地分配资源。

监控和排查资源配额问题

在 Kubernetes 中监控和排查资源配额问题对于确保应用程序平稳高效运行至关重要。当资源配额被超出时，Kubernetes 将开始从命名空间中驱逐 Pod，这可能导致应用程序停机及其他问题。

要监控资源配额的使用情况，你可以使用 kubectl describe 命令来查看资源配额的当前状态：

kubectl describe resourcequota compute-resources -n default

这将显示配额中定义的资源的当前使用情况和限制，以及与配额相关的任何错误或警告。

你还可以使用 Kubernetes 事件来监控资源配额问题。当由于资源配额被超出而导致 Pod 被驱逐时，Kubernetes 将生成一个事件，你可以使用 kubectl get events 命令来查看：

kubectl get events --namespace default --field-selector reason=Evicted

这将显示因资源配额问题而被驱逐的所有 Pod 的列表。

要排查资源配额问题，你可以首先检查 Pod 的资源请求和限制。确保资源请求和限制设置正确，并且它们在资源配额的限制范围内。你可以使用 kubectl describe pod 命令来查看特定 Pod 的资源请求和限制：

kubectl describe pod my-pod -n default

如果资源请求和限制设置正确，你可以尝试增加资源配额限制以满足应用程序的资源需求。你可以通过更新资源配额 YAML 配置并使用 kubectl apply 应用更改来实现。

apiVersion: v1
kind: ResourceQuota
metadata:
  name: compute-resources
  namespace: default
spec:
  hard:
    requests.cpu: "2"
    requests.memory: 2Gi
    limits.cpu: "4"
    limits.memory: 4Gi
    pods: "20"

通过监控和排查资源配额问题，你可以确保有效地使用 Kubernetes 集群，并确保应用程序不间断运行。

总结

Kubernetes 资源配额是在集群中管理和分配资源的强大工具。通过在命名空间级别设置资源配额，你可以确保每个团队或应用程序都能获得所需的资源，而不会有一个团队或应用程序消耗超过其应得份额的资源。本教程涵盖了理解、配置和监控资源配额的关键方面，使你具备在 Kubernetes 环境中有效管理资源分配的知识。