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Kubernetes集群超配节点容量

news 2025/4/22 12:18:49

1、节点超配简介

节点超配是一种主动预留部分集群计算资源的策略。这种预留有助于减少在扩缩容事件期间调度新 Pod 所需的时间，从而增强集群对突发流量或突发工作负载需求的响应能力。

通过保持一些未使用的容量，确保在新 Pod 被创建时资源可以立即可用，防止 Pod 在集群扩缩容时进入 Pending 状态。

2、创建 PriorityClass

首先为占位 Pod 定义一个 PriorityClass。先创建一个优先级值为负数的 PriorityClass，稍后将其分配给占位 Pod。接下来，你将部署使用此 PriorityClass 的 Deployment。

apiVersion: scheduling.k8s.io/v1
kind: PriorityClass
metadata:name: placeholder # 这些 Pod 表示占位容量
value: -1000
globalDefault: false
description: "Negative priority for placeholder pods to enable overprovisioning."

然后创建 PriorityClass：

kubectl apply -f https://k8s.io/examples/priorityclass/low-priority-class.yaml

接下来，你将定义一个 Deployment，使用优先级值为负数的 PriorityClass 并运行最小的容器。当你将此 Deployment 添加到集群中时，Kubernetes 会运行这些占位 Pod 以预留容量。每当出现容量短缺时，控制面将选择这些占位 Pod 中的一个作为第一个候选者进行抢占。

3、运行请求节点容量的 Pod

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: capacity-reservation# 你应决定要将此 Deployment 部署到哪个命名空间
spec:replicas: 1selector:matchLabels:app.kubernetes.io/name: capacity-placeholdertemplate:metadata:labels:app.kubernetes.io/name: capacity-placeholderannotations:kubernetes.io/description: "Capacity reservation"spec:#当超配了使用上述节点资源配置priorityClassName: placeholderaffinity: # 有可能的话，将这些 Pod 开销放到不同的节点podAntiAffinity:preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:- labelSelector:matchLabels:app: placeholdertopologyKey: "kubernetes.io/hostname"containers:- name: pauseimage: registry.k8s.io/pause:3.6resources:requests:cpu: "50m"memory: "512Mi"limits:memory: "512Mi"

基于该清单创建 Deployment：

kubectl --namespace example apply -f https://k8s.io/examples/deployments/deployment-with-capacity-reservation.yaml

4、调整占位资源请求

为占位 Pod 配置资源请求和限制，以定义你希望保持的超配资源量。这种预留确保为新 Pod 保留可以使用的、特定量的 CPU 和内存。

要编辑 Deployment，可以修改 Deployment 清单文件中的 resources 一节，设置合适的 requests 和 limits。你可以将该文件下载到本地，然后用自己喜欢的文本编辑器进行编辑。

你也可以使用 kubectl 来编辑 Deployment：

kubectl edit deployment capacity-reservation

例如，要为 5 个占位 Pod 预留 500m CPU 和 1Gi 内存，请为单个占位 Pod 定义以下资源请求和限制：

  resources:requests:cpu: "100m"memory: "200Mi"limits:cpu: "100m"

5、设置所需的副本数量

例如，有 5 个副本，每个预留 0.1 CPU 和 200MiB 内存：
CPU 预留总量：5 × 0.1 = 0.5（在 Pod 规约中，你将写入数量 500m）
内存预留总量：5 × 200MiB = 1GiB（在 Pod 规约中，你将写入 1 Gi）

要扩缩容 Deployment，请基于集群的大小和预期的工作负载调整副本数：

kubectl scale deployment capacity-reservation --replicas=5

验证扩缩容效果：

kubectl get deployment capacity-reservation

输出应反映出更新后的副本数：

NAME                   READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
capacity-reservation   5/5     5            5           2m

说明：
一些自动扩缩组件，特别是 Karpenter，在考虑节点扩缩容时将偏好的亲和性规则视为硬性规则。如果你使用 Karpenter 或其他使用同样启发式的节点扩缩容组件，你在此处设置的副本数也就是你的集群的最少节点数。

总结：
当请求节点容量超配时，会触发 PodpriorityClassName: placeholder配置，设置分片数为5， cpu: "100m"和memory: "200Mi"乘以5，刚好是为运行的Pod 预留 500m CPU 和 1Gi 内存。从而触发扩缩容时有更多的资源能迅速的投入使用。