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= Kubernetes资源预留 =

== 介绍 ==
'''Kubernetes资源预留'''（Resource Reservation）是Kubernetes中一种确保关键Pod能够获得足够计算资源（CPU和内存）的机制。通过为系统组件或关键应用预留资源，可以避免因资源竞争导致的性能下降或服务不可用。资源预留通常通过配置kubelet的`--system-reserved`、`--kube-reserved`和`--eviction-hard`参数实现。

在Kubernetes集群中，节点资源被多个组件共享，包括：
* 系统守护进程（如SSH、Systemd）
* Kubernetes系统组件（如kubelet、容器运行时）
* 用户Pod

如果没有资源预留，这些组件可能因资源不足而崩溃或引发Pod驱逐。资源预留分为两类：
* '''系统预留'''（System Reserved）：为操作系统守护进程保留的资源。
* '''Kubernetes预留'''（Kube Reserved）：为Kubernetes系统组件保留的资源。

== 资源预留配置 ==

=== 通过kubelet参数配置 ===
以下是一个kubelet配置示例，为系统和Kubernetes组件预留资源：

<syntaxhighlight lang="bash">
# 为系统守护进程预留资源
--system-reserved=cpu=500m,memory=1Gi
# 为Kubernetes组件预留资源
--kube-reserved=cpu=200m,memory=500Mi
# 设置驱逐阈值
--eviction-hard=memory.available<500Mi,nodefs.available<10%
</syntaxhighlight>

=== 通过配置文件设置 ===
在`/var/lib/kubelet/config.yaml`中配置：

<syntaxhighlight lang="yaml">
systemReserved:
  cpu: 500m
  memory: 1Gi
kubeReserved:
  cpu: 200m
  memory: 500Mi
evictionHard:
  memory.available: "500Mi"
  nodefs.available: "10%"
</syntaxhighlight>

== 资源计算公式 ==
节点可分配资源计算公式如下：
<math>
Allocatable = NodeCapacity - (SystemReserved + KubeReserved + EvictionThreshold)
</math>

例如，一个拥有4核CPU和16Gi内存的节点，配置如下：
* SystemReserved: 0.5核 + 1Gi内存
* KubeReserved: 0.2核 + 0.5Gi内存
* EvictionThreshold: 0.5Gi内存

可分配资源为：
<math>
\begin{align}
CPU &= 4 - (0.5 + 0.2) = 3.3 \text{核} \\
Memory &= 16 - (1 + 0.5 + 0.5) = 14 \text{GiB}
\end{align}
</math>

== 实际案例 ==

=== 案例1：关键应用保障 ===
在一个生产集群中，数据库Pod需要确保始终有足够的资源运行。通过资源预留可以防止其他Pod占用全部资源：

<mermaid>
pie
    title 节点资源分配（8核CPU/32Gi内存）
    "System Reserved" : 1
    "Kube Reserved" : 0.5
    "Eviction Threshold" : 0.5
    "Database Pod" : 4
    "Other Pods" : 2
</mermaid>

=== 案例2：混合工作负载 ===
在开发/测试混合环境中，为系统组件预留资源可以防止开发者Pod影响集群稳定性：

<syntaxhighlight lang="yaml">
apiVersion: v1
kind: Node
metadata:
  name: worker-node-1
status:
  capacity:
    cpu: "8"
    memory: 32Gi
  allocatable:
    cpu: "6.3"
    memory: 28Gi
</syntaxhighlight>

== 最佳实践 ==
1. '''监控基线'''：通过监控确定系统和Kubernetes组件的实际资源需求
2. '''渐进式配置'''：从小值开始，逐步调整预留量
3. '''考虑节点规格'''：大节点可以设置更高预留比例
4. '''结合Pod QoS'''：与Kubernetes的Quality of Service类配合使用

== 常见问题 ==

=== 如何查看节点可分配资源？ ===
使用kubectl命令：
<syntaxhighlight lang="bash">
kubectl describe node <node-name> | grep Allocatable -A 5
</syntaxhighlight>

输出示例：
<syntaxhighlight lang="text">
Allocatable:
  cpu:                6.3
  memory:             28Gi
  pods:               110
</syntaxhighlight>

=== 资源预留设置过高会怎样？ ===
会导致资源利用率下降，但设置过低可能引发系统不稳定。建议预留量占总资源的：
* CPU：10-20%
* 内存：15-25%

== 进阶主题 ==
* '''动态资源分配'''：结合Vertical Pod Autoscaler自动调整
* '''NUMA感知预留'''：在NUMA架构服务器上的高级配置
* '''设备插件资源'''：GPU等特殊设备的预留方法

通过合理配置资源预留，可以显著提高Kubernetes集群的稳定性和可靠性，特别是在生产环境中运行关键工作负载时。

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