Kubernetes 命名空间默认 CPU 请求与限制配置指南

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前言

在 Kubernetes 集群中，资源管理是确保应用稳定运行的关键环节。本文将深入探讨如何为命名空间配置默认的 CPU 请求和限制，帮助集群管理员更好地管理计算资源。

核心概念解析

命名空间（Namespace）

命名空间是 Kubernetes 提供的逻辑隔离机制，允许将集群划分为多个虚拟集群。每个命名空间可以有自己的资源配额和默认资源限制。

CPU 资源单位

在 Kubernetes 中：

• 1 CPU 单位通常等同于 1 个物理 CPU 核心或 1 个虚拟核心
• 可以使用毫核（m）表示更小的单位，如 500m 表示 0.5 个 CPU

配置默认 CPU 限制的必要性

1. 资源配额管理：当命名空间设置了 CPU 资源配额时，默认限制确保所有 Pod 都有明确的资源限制
2. 节点资源预留：CPU 限制决定了节点需要为 Pod 预留多少计算资源
3. 公平调度：防止单个 Pod 占用过多 CPU 资源，影响其他 Pod 运行

实战配置步骤

1. 创建测试命名空间

kubectl create namespace cpu-resource-demo

2. 创建 LimitRange 资源

创建包含默认 CPU 请求和限制的 LimitRange：

apiVersion: v1
kind: LimitRange
metadata:
  name: cpu-limit-range
spec:
  limits:
  - default:
      cpu: "1"
    defaultRequest:
      cpu: "500m"
    type: Container

应用配置：

kubectl apply -f cpu-limit-range.yaml -n cpu-resource-demo

3. 验证默认值生效

创建不指定 CPU 资源的 Pod：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: default-cpu-demo
spec:
  containers:
  - name: demo-container
    image: nginx

检查 Pod 资源分配：

kubectl get pod default-cpu-demo -n cpu-resource-demo -o yaml

特殊场景分析

场景一：仅设置限制未设置请求

当容器只指定 CPU 限制时：

• Kubernetes 会自动将请求值设置为与限制值相同
• 这是为了保证服务质量（QoS）

场景二：仅设置请求未设置限制

当容器只指定 CPU 请求时：

• Kubernetes 会应用命名空间的默认限制值
• 请求值保持用户指定的值不变

最佳实践建议

1. 合理设置默认值：根据命名空间内应用的典型需求设置合理的默认值
2. 监控调整：定期监控资源使用情况，适时调整默认值
3. 结合资源配额：将默认限制与 ResourceQuota 配合使用，实现更精细的资源管理
4. 应用特定配置：重要应用应显式声明资源需求，而非依赖默认值

清理资源

完成测试后，删除命名空间以释放资源：

kubectl delete namespace cpu-resource-demo

扩展阅读方向

1. 内存资源的默认请求与限制配置
2. 命名空间级别的资源配额管理
3. Pod 服务质量（QoS）等级与资源分配的关系
4. 垂直 Pod 自动扩缩（VPA）技术

通过合理配置默认 CPU 请求和限制，可以有效提升 Kubernetes 集群的资源利用率和应用稳定性。建议管理员根据实际业务需求，为不同命名空间设置适当的默认值。

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