kubernetes(k8s)为容器和 Pod 分配内存资源

展示如何将内存请求（request）和内存限制（limit）分配给一个容器。我们保障容器拥有它请求数量的内存，但不允许使用超过限制数量的内存。

创建新的命名空间

kubectl create namespace mem-example

在这里插入图片描述

指定内存请求和限制

编辑yaml文件

#创建一个拥有一个容器的Pod
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: memory-demo
  namespace: mem-example
spec:
  containers:
  - name: memory-demo-ctr
    image: polinux/stress
#容器会请求100MiB的内存，并且内存会被限制在200MiB以内
    resources:
      requests:
        memory: "100Mi"
      limits:
        memory: "200Mi"
#容器启动时使用压力测试工具stress
    command: ["stress"]
# "--vm","1" 产生一个子进程; --vm 2 产生两个进程
# "--vm-bytes","150M" 每个进程分配150M
# "--vm-hang","1" 指每个消耗内存的进程在分配内存后转入睡眠1秒，然后释放内存一直重复执行这个过程
    args: ["--vm","1","--vm-bytes","150M","--vm-hang","1"]

配置文件的 args 部分提供了容器启动时的参数。 “–vm-bytes”, “150M” 参数告知容器尝试分配 150 MiB 内存。
创建pod

kubectl apply -f memory-request-limit.yaml

查看Pod是否正常运行

kubectl get pod memory-demo -n mem-example

在这里插入图片描述
查看 Pod 相关的详细信息

kubectl get pod memory-demo -n mem-example -o yaml

输出结果显示：该 Pod 中容器的内存请求为 100 MiB，内存限制为 200 MiB。
在这里插入图片描述
运行 kubectl top 命令，获取该 Pod 的指标数据：

如果出现以下问题

W0323 15:03:25.034693 2441 top_pod.go:140] Using json format to get metrics. Next release will switch to protocol-buffers, switch early by passing --use-protocol-buffers flag
error: Metrics API not available

解决办法

下载部署文件

wget https://github.com/kubernetes-sigs/metrics-server/releases/latest/download/components.yaml -O metrics-server-components.yaml

修改镜像地址

sed -i 's/registry.k8s.io/metrics-server\/registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com\/google_containers/g' metrics-server-components.yaml

如果更改不成功，可手动更改或者参照《史上最全操作教程——利用阿里云FREE镜像仓库构建国外DOCKER镜像》这篇文章

在metrics-server-components.yaml文件中添加这一行内容“- --kubelet-insecure-tls”这个配置，就不会去验证Kubelets提供的服务证书的CA。
在这里插入图片描述

部署metrics-server

kubectl apply -f metrics-server-components.yaml

查看该 Pod 的指标数据

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

在这里插入图片描述
输出结果显示：Pod 正在使用的内存大约为 150 MiB。这大于 Pod 请求的 100 MiB，但在 Pod 限制的 200 MiB之内。

超过容器限制的内存

当节点拥有足够的可用内存时，容器可以使用其请求的内存。但是，容器不允许使用超过其限制的内存。如果容器分配的内存超过其限制，该容器会成为被终止的候选容器。如果容器继续消耗超出其限制的内存，则终止容器。如果终止的容器可以被重启，则 kubelet 会重新启动它，就像其他任何类型的运行时失败一样。

创建一个 Pod，尝试分配超出其限制的内存。这是一个 Pod 的配置文件，其拥有一个容器，该容器的内存请求为 50 MiB，内存限制为 100 MiB

编写memory-request-limit2.yaml

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

创建超出限制的Pod并查看容器相关信息

#创建Pod
kubectl apply -f memory-request-limit2.yaml

#查看容器相关信息
kubectl get pod memory-demo-2 --namespace=mem-example
NAME            READY   STATUS      RESTARTS   AGE
memory-demo-2   0/1     OOMKilled   2          26s
此时，容器可能正在运行或被杀死。重复前面的命令，直到容器被杀掉

#查看更详细的状态信息
kubectl get pod memory-demo-2 --output=yaml --namespace=mem-example

在这里插入图片描述

输出结果显示：由于内存溢出（OOM），容器已被杀掉

容器可以被重启，所以 kubelet 会重启它。多次运行下面的命令，可以看到容器在反复的被杀死和重启，输出结果显示：容器被杀掉、重启、再杀掉、再重启……

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

NAME            READY   STATUS             RESTARTS   AGE
memory-demo-2   0/1     CrashLoopBackOff   6          6m19s

查看关于该 Pod 历史的详细信息

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

Normal   Pulled     8m16s                   kubelet            Successfully pulled image "polinux/stress" in 678.098976ms
Warning  BackOff    3m58s (x25 over 8m58s)  kubelet            Back-off restarting failed container

在这里插入图片描述

超过整个节点容量的内存

内存请求和限制是与容器关联的，但将 Pod 视为具有内存请求和限制，也是很有用的。 Pod 的内存请求是 Pod 中所有容器的内存请求之和。同理，Pod 的内存限制是 Pod 中所有容器的内存限制之和。

Pod 的调度基于请求。只有当节点拥有足够满足 Pod 内存请求的内存时，才会将 Pod 调度至节点上运行。

将创建一个 Pod，其内存请求超过了你集群中的任意一个节点所拥有的内存。这是该 Pod 的配置文件，其拥有一个请求 1000 GiB 内存的容器，这应该超过了你集群中任何节点的容量。

编写memory-request-limit3.yaml

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"]

创建Pod容器

kubectl apply -f memory-request-limit3.yaml

查看容器状态

kubectl get pod memory-demo-3 -n mem-example

输出结果显示：Pod 处于 PENDING 状态。这意味着，该 Pod 没有被调度至任何节点上运行，并且它会无限期的保持该状态

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

查看关于 Pod 的详细信息，包括事件

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

  Type     Reason            Age    From               Message
  ----     ------            ----   ----               -------
  Warning  FailedScheduling  3m47s  default-scheduler  0/1 nodes are available: 1 Insufficient memory.
  Warning  FailedScheduling  3m46s  default-scheduler  0/1 nodes are available: 1 Insufficient memory.

在这里插入图片描述