2. Kubernetes 资源模型：Pod 资源请求与限制、QoS 等级、资源配额（ResourceQuota）、LimitRange

Kubernetes 的资源模型是集群容量规划与成本优化的基石。理解 Pod 的资源声明、服务质量等级以及命名空间级别的资源管控机制，是 SRE 实现精细化资源调度、避免资源争抢、控制基础设施成本的前提。本章将深入剖析这四个核心概念及其在成本优化中的实际应用。

2.1 Pod 资源请求（Requests）与限制（Limits）

每个 Pod 中的容器都可以声明两类资源参数：Requests（请求量）和 Limits（上限）。这两者决定了 Pod 被调度时的资源保证以及运行时的资源使用边界。

2.2 QoS 等级：资源保障与驱逐优先级

Kubernetes 根据 Pod 中所有容器的 Requests 与 Limits 配置组合，自动为 Pod 分配一个 QoS（服务质量）等级。该等级决定了当节点资源紧张时，哪些 Pod 会被优先驱逐。

2.3 资源配额（ResourceQuota）

ResourceQuota 是命名空间级别的资源总量限制机制，用于防止单个团队或项目过度消耗集群资源，是实现多租户成本隔离与治理的核心工具。

2.3.1 核心配额类型

2.3.2 ResourceQuota 配置示例

apiVersion: v1
kind: ResourceQuota
metadata:
  name: team-a-quota
  namespace: team-a
spec:
  hard:
    requests.cpu: "40"          # 总 CPU 请求不超过 40 核
    requests.memory: "80Gi"     # 总内存请求不超过 80 Gi
    limits.cpu: "80"            # 总 CPU 上限不超过 80 核
    limits.memory: "160Gi"      # 总内存上限不超过 160 Gi
    requests.storage: "500Gi"   # 总存储请求不超过 500 Gi
    count/pods: "200"           # Pod 数量不超过 200 个
    count/services: "20"        # Service 数量不超过 20 个

2.4 LimitRange：默认资源与边界约束

LimitRange 在命名空间级别为 Pod 和容器设置默认的 Requests/Limits 以及最小/最大约束。它解决了两个关键问题：

• 默认值注入： 为未显式声明资源的 Pod 自动设置默认 Requests/Limits，避免产生 BestEffort Pod 导致的资源不可控。
• 边界约束： 限制单个容器能申请的最大或最小资源，防止异常配置导致资源浪费或调度失败。

2.4.1 LimitRange 配置示例

apiVersion: v1
kind: LimitRange
metadata:
  name: default-limits
  namespace: team-a
spec:
  limits:
  - max:                         # 单个容器资源上限
      cpu: "4"
      memory: "8Gi"
    min:                         # 单个容器资源下限
      cpu: "100m"
      memory: "128Mi"
    default:                     # 未设置 Limits 时的默认值
      cpu: "500m"
      memory: "512Mi"
    defaultRequest:              # 未设置 Requests 时的默认值
      cpu: "200m"
      memory: "256Mi"
    type: Container

2.5 四者协同：资源管控全景图

Requests/Limits、QoS、ResourceQuota、LimitRange 共同构成了 Kubernetes 资源管控的完整体系。它们在不同层级发挥作用，相互配合实现资源保障、隔离与成本控制。

2.6 成本优化最佳实践

1. 精细化 Requests 设置： 基于历史监控数据（如 Prometheus 容器资源使用率），使用 VPA 或自定义算法为每个工作负载设置合理的 Requests，避免过度预留。
2. 差异化 QoS 策略： 关键业务使用 Guaranteed 等级保障稳定性；离线任务、批处理作业使用 BestEffort 等级利用碎片资源，提升整体集群利用率。
3. ResourceQuota 预算管理： 为每个命名空间设置基于 Requests 的资源配额，并定期生成配额使用率报告，识别资源浪费或超预算的团队。
4. LimitRange 默认值治理： 强制所有命名空间配置 LimitRange，确保未声明资源的 Pod 不会意外成为 BestEffort，避免资源不可控。
5. 定期审计与调整： 每月分析集群资源利用率与配额使用情况，识别 Requests 远高于实际使用的工作负载，推动优化调整。