📚 课程目录第2章资源模型核心概念

2、资源模型核心概念：Pod资源请求与限制、服务质量等级(QoS)、资源单位换算

Kubernetes 调度器在决定 Pod 放置位置时，最核心的输入就是 Pod 的资源模型。资源模型定义了 Pod 中每个容器对 CPU、内存等计算资源的声明方式，并由此衍生出 Pod 的服务质量等级（QoS）。理解资源模型是掌握调度优化的第一步。

2.1 资源请求（Requests）与限制（Limits）

每个容器在 Pod 的 spec 中都可以声明两类资源参数：

Requests（请求）：容器启动时保证获得的最小资源量。调度器依据所有容器的 requests 之和判断节点是否满足 Pod 运行条件。
Limits（限制）：容器运行时允许使用的资源上限。当容器试图使用超过 limits 的资源时，系统会进行限流或强制终止。

  关键原则：Requests 用于调度决策，Limits 用于运行时约束。两者可以相等，也可以不等。当 Limits 未设置时，默认等于 Requests。

以下是一个典型的 Pod 资源声明示例：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: resource-demo
spec:
  containers:
  - name: app
    image: nginx
    resources:
      requests:
        cpu: "500m"        # 0.5 个 CPU 核心
        memory: "256Mi"    # 256 Mebibytes
      limits:
        cpu: "1"           # 1 个 CPU 核心
        memory: "512Mi"    # 512 Mebibytes

2.2 资源单位换算

Kubernetes 使用两种资源类型：可压缩资源（CPU）和不可压缩资源（内存）。它们的单位换算规则不同。

资源类型	基础单位	常用后缀	换算关系	说明
CPU	核心（core）	m（millicores）	1 core = 1000m	100m 表示 0.1 个 CPU 核心
内存	字节（byte）	Ki、Mi、Gi	1 Gi = 1024 Mi	二进制单位，1 Mi = 1024 Ki
内存	字节（byte）	K、M、G	1 G = 1000 M	十进制单位，1 M = 1000 K

避坑提示：内存单位区分大小写。Mi 是二进制（Mebibyte），M 是十进制（Megabyte）。生产环境中推荐使用二进制单位（Ki、Mi、Gi）以避免精度误差。

2.3 服务质量等级（QoS）

Kubernetes 根据 Pod 中所有容器的 requests 和 limits 设置，将 Pod 划分为三种服务质量等级（Quality of Service, QoS）。当节点资源紧张时，kubelet 按照 QoS 等级从低到高优先驱逐 Pod。

2.4 QoS 等级判定规则

判定一个 Pod 属于哪个 QoS 等级，遵循以下逻辑：

Guaranteed：Pod 中所有容器都必须同时设置 CPU 和内存的 requests 与 limits，且每个资源的 requests 必须等于 limits。
BestEffort：Pod 中所有容器都未设置任何 requests 和 limits。
Burstable：既不是 Guaranteed 也不是 BestEffort 的 Pod，即至少有一个容器设置了 requests 或 limits，但不满足 Guaranteed 的严格条件。

常见误区：如果一个 Pod 中部分容器设置了 requests/limits，部分容器没有设置，整个 Pod 的 QoS 等级是 Burstable，而不是 BestEffort。BestEffort 要求所有容器都不设置任何资源字段。

2.5 QoS 对调度与驱逐的影响

QoS 等级	调度优先级	节点资源超卖容忍度	驱逐优先级（低→高）	典型使用场景
Guaranteed	最高	不允许超卖	3（最后驱逐）	数据库、核心中间件
Burstable	中等	允许适度超卖	2	无状态微服务、Web 应用
BestEffort	最低	允许大量超卖	1（最先驱逐）	批处理、CI/CD 任务

  调度优化启示：对于延迟敏感的关键业务 Pod，应设置为 Guaranteed 等级，确保调度器为其预留独占资源，避免因节点资源竞争导致性能抖动。对于弹性伸缩的微服务，Burstable 等级可以在保证基础资源的同时利用空闲资源提升吞吐。

2.6 资源模型与拓扑感知的关联

资源模型是拓扑感知部署的基础输入。调度器在计算拓扑分布时，需要精确知道每个 Pod 的 requests 值，才能判断节点或拓扑域（如 NUMA 节点、可用区）是否还有足够的剩余容量。QoS 等级则影响调度器在资源竞争时的决策倾向——Guaranteed Pod 会优先获得最优拓扑位置。