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創(chuàng)新互聯(lián)kubernetes教程：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(yè)面展示如何將內(nèi)存請(qǐng)求（request）和內(nèi)存限制（limit）分配給一個(gè)容器。我們保障容器擁有它請(qǐng)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。

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在開始之前

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

Katacoda
玩轉(zhuǎn) Kubernetes

要檢查版本，請(qǐng)輸入 ?kubectl version?。

你集群中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)必須擁有至少 300 MiB 的內(nèi)存。

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

如果你運(yùn)行的是 Minikube，可以運(yùn)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(biāo) API (?metrics.K8S.io?) 是否已經(jīng)運(yùn)行，請(qǐng)運(yùn)行以下命令：

kubectl get apiservices

如果資源指標(biāo) API 可用，則輸出結(jié)果將包含對(duì) ?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(gè)命名空間，以便將本練習(xí)中創(chuàng)建的資源與集群的其余部分隔離。

指定內(nèi)存請(qǐng)求和限制

要為容器指定內(nèi)存請(qǐng)求，請(qǐng)?jiān)谌萜髻Y源清單中包含 ?resources：requests? 字段。同理，要指定內(nèi)存限制，請(qǐng)包含 ?resources：limits?。

在本練習(xí)中，你將創(chuàng)建一個(gè)擁有一個(gè)容器的 Pod。容器將會(huì)請(qǐng)求 100 MiB 內(nèi)存，并且內(nèi)存會(huì)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(dòng)時(shí)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(yàn)證 Pod 中的容器是否已運(yùn)行：

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

查看 Pod 相關(guān)的詳細(xì)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(qǐng)求為 100 MiB，內(nèi)存限制為 200 MiB。

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

運(yùn)行 ?kubectl top? 命令，獲取該 Pod 的指標(biāo)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(qǐng)求的 100 MiB，但在 Pod 限制的 200 MiB之內(nèi)。

NAME                        CPU(cores)   MEMORY(bytes)
memory-demo                   162856960

刪除 Pod：

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

超過容器限制的內(nèi)存

當(dāng)節(jié)點(diǎn)擁有足夠的可用內(nèi)存時(shí)，容器可以使用其請(qǐng)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(huì)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(huì)重新啟動(dòng)它，就像其他任何類型的運(yùn)行時(shí)失敗一樣。

在本練習(xí)中，你將創(chuàng)建一個(gè) Pod，嘗試分配超出其限制的內(nèi)存。這是一個(gè) Pod 的配置文件，其擁有一個(gè)容器，該容器的內(nèi)存請(qǐng)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(huì)嘗試分配 250 MiB 內(nèi)存，這遠(yuǎn)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(xì)信息：

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

此時(shí)，容器可能正在運(yùn)行或被殺死。重復(fù)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(xì)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(xí)中的容器可以被重啟，所以 kubelet 會(huì)重啟它。多次運(yùn)行下面的命令，可以看到容器在反復(fù)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(xì)信息：

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

輸出結(jié)果顯示：該容器反復(fù)的在啟動(dòng)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(diǎn)的詳細(xì)信息：

kubectl describe nodes

輸出結(jié)果包含了一條練習(xí)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(gè)節(jié)點(diǎn)容量的內(nèi)存

內(nèi)存請(qǐng)求和限制是與容器關(guān)聯(lián)的，但將 Pod 視為具有內(nèi)存請(qǐng)求和限制，也是很有用的。 Pod 的內(nèi)存請(qǐng)求是 Pod 中所有容器的內(nèi)存請(qǐng)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(qǐng)求。只有當(dāng)節(jié)點(diǎn)擁有足夠滿足 Pod 內(nèi)存請(qǐng)求的內(nèi)存時(shí)，才會(huì)將 Pod 調(diào)度至節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行。

在本練習(xí)中，你將創(chuàng)建一個(gè) Pod，其內(nèi)存請(qǐng)求超過了你集群中的任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)所擁有的內(nèi)存。這是該 Pod 的配置文件，其擁有一個(gè)請(qǐng)求 1000 GiB 內(nèi)存的容器，這應(yīng)該超過了你集群中任何節(jié)點(diǎn)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(diǎn)上運(yùn)行，并且它會(huì)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(xì)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(diǎn)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(diǎn)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(gè)容器指定內(nèi)存限制，則自動(dòng)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(diǎn)所有的可用內(nèi)存，進(jìn)而可能導(dǎo)致該節(jié)點(diǎn)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(yùn)行的容器所在命名空間有默認(rèn)的內(nèi)存限制，那么該容器會(huì)被自動(dòng)分配默認(rèn)限制。集群管理員可用使用 LimitRange 來指定默認(rèn)的內(nèi)存限制。

內(nèi)存請(qǐng)求和限制的目的

通過為集群中運(yùn)行的容器配置內(nèi)存請(qǐng)求和限制，你可以有效利用集群節(jié)點(diǎn)上可用的內(nèi)存資源。通過將 Pod 的內(nèi)存請(qǐng)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(qǐng)求，你可以完成兩件事：

Pod 可以進(jìn)行一些突發(fā)活動(dòng)，從而更好的利用可用內(nèi)存。
Pod 在突發(fā)活動(dòng)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(huì)刪除你根據(jù)這個(gè)任務(wù)創(chuàng)建的所有 Pod：

kubectl delete namespace mem-example

網(wǎng)站名稱：創(chuàng)新互聯(lián)kubernetes教程：Kubernetes 為容器和Pod分配內(nèi)存資源
文章URL：http://fisionsoft.com.cn/article/dpgicje.html