Kubernetes 為容器和Pod分配內(nèi)存資源

為容器和 Pod 分配內(nèi)存資源

此頁面展示如何將內(nèi)存 請求 （request）和內(nèi)存 限制 （limit）分配給一個容器。 我們保障容器擁有它請求數(shù)量的內(nèi)存，但不允許使用超過限制數(shù)量的內(nèi)存。

在開始之前

你必須擁有一個 Kubernetes 的集群，同時你的 Kubernetes 集群必須帶有 kubectl 命令行工具。 建議在至少有兩個節(jié)點的集群上運行本教程，且這些節(jié)點不作為控制平面主機。 如果你還沒有集群，你可以通過 Minikube 構(gòu)建一個你自己的集群，或者你可以使用下面任意一個 Kubernetes 工具構(gòu)建：

• Katacoda
• 玩轉(zhuǎn) Kubernetes

要檢查版本，請輸入 ?kubectl version?。

你集群中的每個節(jié)點必須擁有至少 300 MiB 的內(nèi)存。

該頁面上的一些步驟要求你在集群中運行 metrics-server 服務。 如果你已經(jīng)有在運行中的 metrics-server，則可以跳過這些步驟。

如果你運行的是 Minikube，可以運行下面的命令啟用 metrics-server：

minikube addons enable metrics-server

要查看 metrics-server 或資源指標 API (?metrics.k8s.io?) 是否已經(jīng)運行，請運行以下命令：

kubectl get apiservices

如果資源指標 API 可用，則輸出結(jié)果將包含對 ?metrics.k8s.io? 的引用信息。

NAME
v1beta1.metrics.k8s.io

創(chuàng)建命名空間

創(chuàng)建一個命名空間，以便將本練習中創(chuàng)建的資源與集群的其余部分隔離。

指定內(nèi)存請求和限制 

要為容器指定內(nèi)存請求，請在容器資源清單中包含 ?resources：requests? 字段。 同理，要指定內(nèi)存限制，請包含 ?resources：limits?。

在本練習中，你將創(chuàng)建一個擁有一個容器的 Pod。 容器將會請求 100 MiB 內(nèi)存，并且內(nèi)存會被限制在 200 MiB 以內(nèi)。 這是 Pod 的配置文件：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: memory-demo
  namespace: mem-example
spec:
  containers:
  - name: memory-demo-ctr
    image: polinux/stress
    resources:
      requests:
        memory: "100Mi"
      limits:
        memory: "200Mi"
    command: ["stress"]
    args: ["--vm", "1", "--vm-bytes", "150M", "--vm-hang", "1"]

配置文件的 ?args ?部分提供了容器啟動時的參數(shù)。 ?"--vm-bytes", "150M"? 參數(shù)告知容器嘗試分配 150 MiB 內(nèi)存。

開始創(chuàng)建 Pod：

kubectl apply -f https://k8s.io/examples/pods/resource/memory-request-limit.yaml --namespace=mem-example

驗證 Pod 中的容器是否已運行：

kubectl get pod memory-demo --namespace=mem-example

查看 Pod 相關(guān)的詳細信息：

kubectl get pod memory-demo --output=yaml --namespace=mem-example

輸出結(jié)果顯示：該 Pod 中容器的內(nèi)存請求為 100 MiB，內(nèi)存限制為 200 MiB。

...
resources:
  requests:
    memory: 100Mi
  limits:
    memory: 200Mi
...

運行 ?kubectl top? 命令，獲取該 Pod 的指標數(shù)據(jù)：

kubectl top pod memory-demo --namespace=mem-example

輸出結(jié)果顯示：Pod 正在使用的內(nèi)存大約為 162,900,000 字節(jié)，約為 150 MiB。 這大于 Pod 請求的 100 MiB，但在 Pod 限制的 200 MiB之內(nèi)。

NAME                        CPU(cores)   MEMORY(bytes)
memory-demo                 <something>  162856960

刪除 Pod：

kubectl delete pod memory-demo --namespace=mem-example

超過容器限制的內(nèi)存 

當節(jié)點擁有足夠的可用內(nèi)存時，容器可以使用其請求的內(nèi)存。 但是，容器不允許使用超過其限制的內(nèi)存。 如果容器分配的內(nèi)存超過其限制，該容器會成為被終止的候選容器。 如果容器繼續(xù)消耗超出其限制的內(nèi)存，則終止容器。 如果終止的容器可以被重啟，則 kubelet 會重新啟動它，就像其他任何類型的運行時失敗一樣。

在本練習中，你將創(chuàng)建一個 Pod，嘗試分配超出其限制的內(nèi)存。 這是一個 Pod 的配置文件，其擁有一個容器，該容器的內(nèi)存請求為 50 MiB，內(nèi)存限制為 100 MiB：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: memory-demo-2
  namespace: mem-example
spec:
  containers:
  - name: memory-demo-2-ctr
    image: polinux/stress
    resources:
      requests:
        memory: "50Mi"
      limits:
        memory: "100Mi"
    command: ["stress"]
    args: ["--vm", "1", "--vm-bytes", "250M", "--vm-hang", "1"]

在配置文件的 ?args ?部分中，你可以看到容器會嘗試分配 250 MiB 內(nèi)存，這遠高于 100 MiB 的限制。

創(chuàng)建 Pod：

kubectl apply -f https://k8s.io/examples/pods/resource/memory-request-limit-2.yaml --namespace=mem-example

查看 Pod 相關(guān)的詳細信息：

kubectl get pod memory-demo-2 --namespace=mem-example

此時，容器可能正在運行或被殺死。重復前面的命令，直到容器被殺掉：

NAME            READY     STATUS      RESTARTS   AGE
memory-demo-2   0/1       OOMKilled   1          24s

獲取容器更詳細的狀態(tài)信息：

kubectl get pod memory-demo-2 --output=yaml --namespace=mem-example

輸出結(jié)果顯示：由于內(nèi)存溢出（OOM），容器已被殺掉：

lastState:
   terminated:
     containerID: 65183c1877aaec2e8427bc95609cc52677a454b56fcb24340dbd22917c23b10f
     exitCode: 137
     finishedAt: 2017-06-20T20:52:19Z
     reason: OOMKilled
     startedAt: null

本練習中的容器可以被重啟，所以 kubelet 會重啟它。 多次運行下面的命令，可以看到容器在反復的被殺死和重啟：

kubectl get pod memory-demo-2 --namespace=mem-example

輸出結(jié)果顯示：容器被殺掉、重啟、再殺掉、再重啟……：

kubectl get pod memory-demo-2 --namespace=mem-example
NAME            READY     STATUS      RESTARTS   AGE
memory-demo-2   0/1       OOMKilled   1          37s

kubectl get pod memory-demo-2 --namespace=mem-example
NAME            READY     STATUS    RESTARTS   AGE
memory-demo-2   1/1       Running   2          40s

查看關(guān)于該 Pod 歷史的詳細信息：

kubectl describe pod memory-demo-2 --namespace=mem-example

輸出結(jié)果顯示：該容器反復的在啟動和失?。?/p>

... Normal  Created   Created container with id 66a3a20aa7980e61be4922780bf9d24d1a1d8b7395c09861225b0eba1b1f8511
... Warning BackOff   Back-off restarting failed container

查看關(guān)于集群節(jié)點的詳細信息：

kubectl describe nodes

輸出結(jié)果包含了一條練習中的容器由于內(nèi)存溢出而被殺掉的記錄：

Warning OOMKilling Memory cgroup out of memory: Kill process 4481 (stress) score 1994 or sacrifice child

刪除 Pod:

kubectl delete pod memory-demo-2 --namespace=mem-example

超過整個節(jié)點容量的內(nèi)存

內(nèi)存請求和限制是與容器關(guān)聯(lián)的，但將 Pod 視為具有內(nèi)存請求和限制，也是很有用的。 Pod 的內(nèi)存請求是 Pod 中所有容器的內(nèi)存請求之和。 同理，Pod 的內(nèi)存限制是 Pod 中所有容器的內(nèi)存限制之和。

Pod 的調(diào)度基于請求。只有當節(jié)點擁有足夠滿足 Pod 內(nèi)存請求的內(nèi)存時，才會將 Pod 調(diào)度至節(jié)點上運行。

在本練習中，你將創(chuàng)建一個 Pod，其內(nèi)存請求超過了你集群中的任意一個節(jié)點所擁有的內(nèi)存。 這是該 Pod 的配置文件，其擁有一個請求 1000 GiB 內(nèi)存的容器，這應該超過了你集群中任何節(jié)點的容量。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: memory-demo-3
  namespace: mem-example
spec:
  containers:
  - name: memory-demo-3-ctr
    image: polinux/stress
    resources:
      requests:
        memory: "1000Gi"
      limits:
        memory: "1000Gi"
    command: ["stress"]
    args: ["--vm", "1", "--vm-bytes", "150M", "--vm-hang", "1"]

創(chuàng)建 Pod：

kubectl apply -f https://k8s.io/examples/pods/resource/memory-request-limit-3.yaml --namespace=mem-example

查看 Pod 狀態(tài)：

kubectl get pod memory-demo-3 --namespace=mem-example

輸出結(jié)果顯示：Pod 處于 PENDING 狀態(tài)。 這意味著，該 Pod 沒有被調(diào)度至任何節(jié)點上運行，并且它會無限期的保持該狀態(tài)：

kubectl get pod memory-demo-3 --namespace=mem-example
NAME            READY     STATUS    RESTARTS   AGE
memory-demo-3   0/1       Pending   0          25s

查看關(guān)于 Pod 的詳細信息，包括事件：

kubectl describe pod memory-demo-3 --namespace=mem-example

輸出結(jié)果顯示：由于節(jié)點內(nèi)存不足，該容器無法被調(diào)度：

Events:
  ...  Reason            Message
       ------            -------
  ...  FailedScheduling  No nodes are available that match all of the following predicates:: Insufficient memory (3).

內(nèi)存單位

內(nèi)存資源的基本單位是字節(jié)（byte）。你可以使用這些后綴之一，將內(nèi)存表示為 純整數(shù)或定點整數(shù)：E、P、T、G、M、K、Ei、Pi、Ti、Gi、Mi、Ki。 例如，下面是一些近似相同的值：

128974848, 129e6, 129M, 123Mi

刪除 Pod：

kubectl delete pod memory-demo-3 --namespace=mem-example

如果你沒有指定內(nèi)存限制 

如果你沒有為一個容器指定內(nèi)存限制，則自動遵循以下情況之一：

• 容器可無限制地使用內(nèi)存。容器可以使用其所在節(jié)點所有的可用內(nèi)存， 進而可能導致該節(jié)點調(diào)用 OOM Killer。 此外，如果發(fā)生 OOM Kill，沒有資源限制的容器將被殺掉的可行性更大。
• 運行的容器所在命名空間有默認的內(nèi)存限制，那么該容器會被自動分配默認限制。 集群管理員可用使用 LimitRange 來指定默認的內(nèi)存限制。

內(nèi)存請求和限制的目的 

通過為集群中運行的容器配置內(nèi)存請求和限制，你可以有效利用集群節(jié)點上可用的內(nèi)存資源。 通過將 Pod 的內(nèi)存請求保持在較低水平，你可以更好地安排 Pod 調(diào)度。 通過讓內(nèi)存限制大于內(nèi)存請求，你可以完成兩件事：

• Pod 可以進行一些突發(fā)活動，從而更好的利用可用內(nèi)存。
• Pod 在突發(fā)活動期間，可使用的內(nèi)存被限制為合理的數(shù)量。

清理 

刪除命名空間。下面的命令會刪除你根據(jù)這個任務創(chuàng)建的所有 Pod：

kubectl delete namespace mem-example