Kubernetes 内存资源分配指南：为容器和 Pod 设置请求与限制

Kubernetes 内存资源分配指南：为容器和 Pod 设置请求与限制

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前言

在 Kubernetes 集群中，合理分配内存资源是确保应用稳定运行的关键。本文将深入讲解如何为容器和 Pod 配置内存请求（request）和限制（limit），帮助开发者和管理员优化资源利用率，避免内存不足导致的问题。

核心概念

内存请求（Request）

• 定义：容器保证能获得的最小内存量
• 作用：调度器根据请求值决定将 Pod 分配到哪个节点
• 特点：节点必须拥有足够满足所有 Pod 请求的内存才会被选中

内存限制（Limit）

• 定义：容器允许使用的最大内存量
• 作用：防止容器无限制消耗内存导致系统不稳定
• 特点：超过限制的容器可能被 OOM Killer 终止

实践操作

基础配置示例

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: memory-demo
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"]

这个配置：

1. 请求 100MiB 内存（保证量）
2. 限制 200MiB 内存（最大使用量）
3. 容器尝试分配 150MiB（在限制范围内）

验证资源配置

kubectl get pod memory-demo -o yaml

查看输出中的 resources 部分确认配置已生效。

边界情况处理

内存超限场景

当容器内存使用超过限制时：

1. 首次超出：容器成为终止候选
2. 持续超出：容器被 OOM Killer 终止
3. 可重启的容器会被 kubelet 自动重启

示例配置：

resources:
  requests:
    memory: "50Mi"
  limits:
    memory: "100Mi"
args: ["--vm-bytes", "250M"]  # 明显超出限制

节点资源不足

当 Pod 请求超过节点容量时：

• Pod 保持 Pending 状态
• 调度事件显示内存不足

kubectl describe pod <pod-name>

最佳实践建议

1. 合理设置请求值：

   • 过低：可能导致节点过载
   • 过高：降低集群利用率

2. 限制与请求的比例：

   • 生产环境建议设置 limit > request
   • 为突发流量预留缓冲空间

3. 监控与调整：

   • 使用 metrics-server 监控实际使用量
   • 根据监控数据动态调整限制值

4. 内存单位选择：

   • 1 MiB = 1024^2 bytes
   • 1 MB = 1000^2 bytes
   • 建议使用 Mi/Gi 等二进制单位

常见问题解答

Q：不设置内存限制会怎样？ A：容器可能耗尽节点内存，引发系统级OOM Kill，且被杀概率更高。

Q：如何设置命名空间默认限制？ A：使用 LimitRange 资源定义默认值。

Q：Pod 的内存请求/限制如何计算？ A：是所有容器请求/限制的总和。

总结

通过合理配置内存请求和限制，可以实现：

• 提高调度可靠性
• 防止应用内存泄漏影响系统
• 优化集群资源利用率

建议结合监控数据定期审查资源配置，随着应用需求变化进行调整。

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