Kubernetes(k8s)中如何使用Resource Limits和Requests避免资源浪费？

在Kubernetes中，通过合理配置Resource Limits和Requests可有效避免资源浪费并提升集群稳定性。以下是实践建议：

1. Requests定义资源保障：设置Pod容器所需的最小资源（CPU/Memory），调度器据此分配节点。Requests应基于应用基准测试，避免过高（浪费）或过低（调度失败）。
2. Limits限制资源上限：防止容器过度消耗资源（如内存泄漏）。建议CPU Limits与Requests接近，内存Limits可略高于Requests（留出缓冲）。
3. 监控与调优：使用Metrics Server、Prometheus监控实际使用量，定期调整Requests/Limits。避免长期存在资源利用率极低的Pod。
4. 使用HPA与VPA：Horizontal Pod Autoscaler根据负载自动扩缩副本数；Vertical Pod Autoscaler（需谨慎）自动调整资源请求。
5. 命名空间配额管理：通过ResourceQuota限制团队/项目的总资源申请，强制资源规划。
6. 节点规格优化：选择与工作负载匹配的节点类型，减少资源碎片（如小规格Pod分配到大节点）。 关键原则：精确评估应用需求，平衡资源隔离与利用率，建立持续优化机制。

在Kubernetes中，合理设置Resource Requests和Limits是优化资源利用率的关键。我的经验总结如下：

1. Requests为基础：根据应用历史负载设定Requests，确保调度器合理分配节点资源。例如Java应用可基于堆内存设置，避免节点过载；
2. Limits设上限：通过cgroups限制峰值资源消耗，防止单个Pod耗尽节点资源。建议CPU Limit不超过节点核心数的80%，内存Limit需预留OS所需空间；
3. 监控驱动调优：结合Prometheus和Grafana监控实际用量，持续调整数值。曾通过分析应用P99指标，将某微服务内存请求从2Gi降至1.5Gi；
4. 命名空间配额：使用ResourceQuota约束团队资源申请，强制实施资源预算管理；
5. QoS分级策略：关键业务采用Guaranteed级别（Requests=Limits），批处理任务使用Burstable，确保核心业务稳定性；
6. 垂直自动扩缩：在安全环境中试点VPA，实现动态资源适配。但需注意与HPA的兼容性问题。

在Kubernetes中，Resource Limits和Requests的合理配置是优化资源利用的核心手段。以下是我在实践中的经验及挑战：

1. 基础原则

   • Requests：根据应用历史负载设定最小值，确保Pod被调度到满足资源的节点。例如Java应用需额外预留堆外内存（通常增加20%）。
   • Limits：基于压力测试峰值设置上限，防止单个Pod耗尽节点资源。对于CPU密集型应用，Limit通常设为Request的1.5-2倍，内存则严格1:1避免OOM。

2. 动态调优策略

   • 使用Prometheus+HPA实现基于实际负载的自动扩缩，但需注意指标采集间隔（默认30s）可能导致突发流量响应延迟，需结合预分配缓冲。
   • 通过VPA（Vertical Pod Autoscaler）自动调整Requests/Limits，但生产环境中需谨慎启用，避免与调度器冲突。

3. 资源碎片挑战

   • 节点资源分配不均导致碎片化（如多个节点剩余资源无法满足新Pod的Requests）。解决方案：
     a) 使用Descheduler定期驱逐低效Pod重新调度
     b) 采用Binpack/Spread调度策略平衡资源分布
     c) 集群自动扩缩容（Cluster Autoscaler）动态增减节点

4. 特殊场景处理

   • StatefulSet有状态服务：避免因资源限制导致数据不一致，需配置priorityClassName保障关键Pod不被驱逐。
   • InitContainer陷阱：Init阶段的资源消耗常被忽视，需显式定义其Requests，否则会继承应用容器的默认值。

5. 监控与治理实践

   • 通过kube-state-metrics监控资源饱和度指标（如CPUThrottling、MemoryPressure），当CPU Throttling>5%时需要调整Limits。
   • 建立命名空间级别的ResourceQuota，强制团队声明资源。某次案例中，未设Quota导致测试环境Pod占用80%集群内存。

典型故障案例：某微服务突发流量触发CPU Limit（设置为2核），导致线程阻塞引发雪崩。最终解决方案是：

• 使用HPA基于RPS（Requests Per Second）扩缩
• 调整Limit为3核并启用CPU Burst（通过cpu.cfs_period_us调整）
• 服务网格熔断机制作为最后防线

资源优化是持续过程，建议每季度进行全链路压力测试验证配置，同时建立资源画像系统跟踪各服务的Requests/Limits/Actual使用率三角关系。

在Kubernetes中，合理配置Resource Limits和Requests是优化资源利用的核心手段。建议：1. Requests为基础保障：根据应用基线负载设定Requests，确保调度器精准分配节点资源；2. Limits设置硬性天花板：通过CPU限流（CFS）和内存OOM防护，避免单Pod异常导致节点雪崩；3. 差异化策略：关键服务采用Guaranteed QoS（Limits=Requests），非核心负载使用Burstable模式；4. HPA联动机制：基于Requests定义扩缩容阈值，提升弹性伸缩准确性；5. 监控驱动调优：结合Prometheus指标分析真实利用率，周期性压缩Requests/Limits水分。需注意：内存Limit需预留约10%供系统组件，CPU Limit建议不超过节点vCPU数的80%以保持调度余量。