📚 课程目录第4章容量规划基础

4. 容量规划基础：定义、目标与核心指标

容量规划（Capacity Planning）是确保 IT 资源在满足当前业务负载的同时，能够以可预测的成本和性能水平支撑未来增长的系统性方法。在云原生环境中，容量规划不仅是成本优化的手段，更是镜像安全水位巡检与签名验证策略能否稳定落地的底层保障。

容量规划的本质是供需平衡——将业务需求（负载）映射到基础设施资源（供给），并预留合理的缓冲区间。其核心目标包括：

关键认知： 容量规划不是一次性活动，而是持续迭代的闭环过程。在 DevSecOps 实践中，每次镜像签名验证或安全水位巡检都会产生额外的资源开销，必须纳入容量模型。

以下表格总结了四大核心资源指标的定义、度量单位及在安全巡检场景下的典型影响：

资源类型	核心指标	常用单位	安全巡检关联点
CPU	利用率、饱和度、等待队列长度	核数（Cores）、毫核（m）	镜像漏洞扫描（Trivy/Clair）会大量消耗 CPU；Cosign 签名验证涉及非对称解密，单次操作约消耗 0.1-0.3 核秒
内存	使用量、页错误率、OOM 事件	字节（GiB/MiB）	镜像层缓存、SBOM 解析、策略引擎加载均占用内存；内存不足会导致安全巡检任务被 OOMKill
存储	IOPS、吞吐量、延迟、容量使用率	IOPS、MB/s、ms、GiB	镜像仓库存储签名元数据；大规模镜像扫描产生临时文件；日志审计需要持久化存储
网络 IO	带宽、吞吐量、连接数、丢包率	Mbps/Gbps、并发连接数	镜像拉取/推送、签名验证请求（到 OCI 仓库）、安全策略下发均依赖网络 IO；带宽不足会延长巡检窗口

安全巡检（镜像扫描、签名验证、策略审计）不是免费的。每一次巡检都会消耗集群资源，如果容量规划不考虑这些额外开销，可能导致：

  实践原则： 将安全巡检视为“有优先级的批处理作业”。在容量规划中，为安全巡检预留 5%-10% 的 CPU 和内存余量，并为镜像仓库和扫描器配置独立的 IOPS 保障。

下图展示了容量规划与安全水位巡检之间的数据流和资源依赖关系：

在实施镜像安全水位巡检和 Cosign 签名验证时，以下容量规划要点需要特别关注：

并发扫描的 CPU 峰值：当大批量镜像同时入仓触发扫描时，CPU 利用率可能瞬间飙升至 80% 以上。建议为扫描器设置 CPU 限流（例如 --cpu 4），并预留 2-4 核的缓冲。
签名验证的冷启动开销：Cosign 首次验证需要从 OCI 仓库拉取签名对象和公钥，网络 IO 延迟可能达到 200-500ms。建议在容量模型中为签名验证设置独立的网络带宽保障。
临时存储水位：镜像扫描产生的 SBOM 和漏洞报告文件可能快速膨胀。例如，扫描一个 2GB 的镜像可能产生 500MB 的临时数据。必须为巡检 Pod 设置 emptyDir 大小限制。
巡检窗口时间预算：安全巡检通常有严格的 SLA（例如：镜像推送后 5 分钟内完成扫描和签名验证）。容量规划需要确保在并发峰值下仍能满足时间窗口。

常见陷阱： 只关注业务 Pod 的资源需求，忽略安全巡检任务的资源开销。结果导致在镜像批量发布时，安全巡检 Pod 因资源不足被 Pending，签名验证超时，CI/CD 流水线阻塞。

以下 SVG 展示了从容量规划到安全巡检执行的完整协同流程：

根据团队对容量规划与安全巡检的整合程度，可以分为以下三个成熟度等级：

成熟度等级	特征	安全巡检表现
L1：被动响应	无容量规划，资源不足时手动扩容	巡检任务频繁 OOMKill 或 Pending，签名验证超时
L2：主动监控	基于历史指标设置资源阈值和告警	巡检任务有基本资源保障，但高峰期仍可能延迟
L3：动态优化	容量规划与安全巡检联动，自动调整资源预算	巡检任务始终有保障资源，签名验证延迟可控，巡检窗口 SLA 达标

进阶建议： 在 L3 成熟度下，可以将安全巡检的资源消耗指标（如扫描耗时、验证延迟）作为容量规划模型的输入特征，使用线性回归或时间序列预测来动态调整预留资源量。