调整分配给容器的 CPU 和内存资源

特性状态： Kubernetes v1.27 [alpha] (enabled by default: false)

本页假定你已经熟悉了 Kubernetes Pod 的服务质量。

本页说明如何在不重启 Pod 或其容器的情况下调整分配给运行中 Pod 容器的 CPU 和内存资源。 Kubernetes 节点会基于 Pod 的 requests 为 Pod 分配资源， 并基于 Pod 的容器中指定的 limits 限制 Pod 的资源使用。

要为正在运行的 Pod 更改资源分配量，需要启用 InPlacePodVerticalScaling 特性门控。 并让工作负载控制器创建一个具有不同资源需求的新 Pod。

resize 请求是通过 Pod 的 /resize 子资源处理的。 对于 update 请求，请求体是更新后的完整 Pod； 对于 patch 请求，请求体是对 Pod 对象的补丁。

对于原地调整 Pod 资源而言：

  • 针对 CPU 和内存资源的容器的 requests 和 limits 是可变更的。 这些字段表示容器所预期使用的资源。
  • Pod 状态中 containerStatuses 的 resources 字段反映了分配给 Pod 容器的资源。 对于正运行的容器，这个字段反映了实际配置的资源 requests 和 limits， 字段值是容器运行时所报告的。对于未运行的容器，字段值是容器启动时为其分配的资源。
  • Pod 状态中 resize 字段显示上次请求待处理的调整状态。此字段可以具有以下值：
    • Proposed：此值表示 Pod 大小的规约已被调整，但 kubelet 还未处理此调整请求。
    • InProgress：此值表示节点已接受调整请求，并正在将其应用于 Pod 的容器。
    • Deferred：此值意味着在此时无法批准请求的调整，节点将继续重试。 当其他 Pod 被移除并释放节点资源时，调整可能会被真正实施。
    • Infeasible：此值是一种信号，表示节点无法承接所请求的调整值。 如果所请求的调整超过节点可分配给 Pod 的最大资源，则可能会发生这种情况。
    • ""：留空或不设置，表示上一次调整已完成。 只有容器规约中的资源与容器状态中的资源相匹配时，才会是这种情况。

如果节点有一些 Pod 还未完成调整，调度器将基于容器的预期资源请求的最大值来计算 Pod 请求， 它是状态中所报告的实际请求。

准备开始

你必须拥有一个 Kubernetes 的集群，且必须配置 kubectl 命令行工具让其与你的集群通信。 建议运行本教程的集群至少有两个节点，且这两个节点不能作为控制平面主机。 如果你还没有集群，你可以通过 Minikube 构建一个你自己的集群，或者你可以使用下面的 Kubernetes 练习环境之一：

你的 Kubernetes 服务器版本必须不低于版本 1.27. 要获知版本信息，请输入 kubectl version.

你必须在控制平面和集群中的所有节点上启用 InPlacePodVerticalScaling 特性门控。

容器调整策略

调整策略允许更精细地控制 Pod 中的容器如何针对 CPU 和内存资源进行调整。 例如，容器的应用程序可以处理 CPU 资源的调整而不必重启， 但是调整内存可能需要应用程序重启，因此容器也必须重启。

为了实现这一点，容器规约允许用户指定 resizePolicy。 针对调整 CPU 和内存可以设置以下重启策略：

  • NotRequired：在运行时调整容器的资源。
  • RestartContainer：重启容器并在重启后应用新资源。

如果未指定 resizePolicy[*].restartPolicy，则默认为 NotRequired。

下面的示例显示了一个 Pod，其中 CPU 可以在不重启容器的情况下进行调整，但是内存调整需要重启容器。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: qos-demo-5
  namespace: qos-example
spec:
  containers:
    - name: qos-demo-ctr-5
      image: nginx
      resizePolicy:
        - resourceName: cpu
          restartPolicy: NotRequired
        - resourceName: memory
          restartPolicy: RestartContainer
      resources:
        limits:
          memory: "200Mi"
          cpu: "700m"
        requests:
          memory: "200Mi"
          cpu: "700m"

限制

目前就地调整 Pod 资源大小存在以下限制：

  • 只能更改 CPU 和内存资源。
  • Pod QoS 类不能更改。这意味着 Guaranteed Pod 的 requests 必须继续等于其 limits， Burstable Pod 对于 CPU 和内存的 requests 不能设为等于其 limits， 并且你不能给 BestEffort Pod 添加资源要求。
  • Init 容器和临时容器不能调整大小。
  • 资源请求和限制一旦被设置就不能移除。
  • 容器的内存限制不能降到比其当前用量更低的值。如果某请求将容器置于此状态， 调整的状态将停留在 InProgress，直到预期的内存限制成为可行为止。
  • Windows Pod 不能被调整大小。

创建具有资源请求和限制的 Pod

你可以通过为 Pod 的容器指定请求和/或限制来创建 Guaranteed 或 Burstable 服务质量类的 Pod。

考虑以下包含一个容器的 Pod 的清单。

pods/qos/qos-pod-5.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: qos-demo-5
  namespace: qos-example
spec:
  containers:
  - name: qos-demo-ctr-5
    image: nginx
    resources:
      limits:
        memory: "200Mi"
        cpu: "700m"
      requests:
        memory: "200Mi"
        cpu: "700m"

在 qos-example 名字空间中创建该 Pod：

kubectl create namespace qos-example
kubectl create -f https://k8s.io/examples/pods/qos/qos-pod-5.yaml --namespace=qos-example

此 Pod 被分类为 Guaranteed QoS 类，请求 700m CPU 和 200Mi 内存。

查看有关 Pod 的详细信息：

kubectl get pod qos-demo-5 --output=yaml --namespace=qos-example

另请注意，resizePolicy[*].restartPolicy 的值默认为 NotRequired， 表示可以在容器运行的情况下调整 CPU 和内存大小。

spec:
  containers:
    ...
    resizePolicy:
    - resourceName: cpu
      restartPolicy: NotRequired
    - resourceName: memory
      restartPolicy: NotRequired
    resources:
      limits:
        cpu: 700m
        memory: 200Mi
      requests:
        cpu: 700m
        memory: 200Mi
...
  containerStatuses:
...
    name: qos-demo-ctr-5
    ready: true
...
    resources:
      limits:
        cpu: 700m
        memory: 200Mi
      requests:
        cpu: 700m
        memory: 200Mi
    restartCount: 0
    started: true
...
  qosClass: Guaranteed

更新 Pod 的资源

假设要求的 CPU 需求已上升，现在需要 0.8 CPU。这可以手动指定，或由如 VerticalPodAutoscaler (VPA) 这样的实体确定并可能以编程方式应用。

现在对 Pod 的 Container 执行 patch 命令，将容器的 CPU 请求和限制均设置为 800m：

kubectl -n qos-example patch pod qos-demo-5 --subresource resize --patch '{"spec":{"containers":[{"name":"qos-demo-ctr-5", "resources":{"requests":{"cpu":"800m"}, "limits":{"cpu":"800m"}}}]}}'

在 Pod 已打补丁后查询其详细信息。

kubectl get pod qos-demo-5 --output=yaml --namespace=qos-example

以下 Pod 规约反映了更新后的 CPU 请求和限制。

spec:
  containers:
    ...
    resources:
      limits:
        cpu: 800m
        memory: 200Mi
      requests:
        cpu: 800m
        memory: 200Mi
...
  containerStatuses:
...
    resources:
      limits:
        cpu: 800m
        memory: 200Mi
      requests:
        cpu: 800m
        memory: 200Mi
    restartCount: 0
    started: true

观察到 allocatedResources 的值已更新，反映了新的预期 CPU 请求。 这表明节点能够容纳提高后的 CPU 资源需求，而且新的 CPU 资源已经被应用。 Container 的 restartCount 保持不变，表示已在无需重启容器的情况下调整了容器的 CPU 资源。

清理

删除你的名字空间：

kubectl delete namespace qos-example

接下来

对于应用开发人员

对于集群管理员

最后修改 December 20, 2024 at 3:48 PM PST: [zh] Update resize-container-resources.md (2d1db15ca1)