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= Kubernetes资源限制范围（LimitRange） =

== 概述 ==
'''资源限制范围（LimitRange）'''是Kubernetes中用于约束命名空间内资源分配的策略机制。它通过定义容器或Pod的默认值、最小值和最大值，确保资源使用符合预期，避免因配置错误导致的资源浪费或竞争问题。主要功能包括：
* 为容器设置默认CPU/内存请求（requests）和限制（limits）
* 约束单个容器或Pod的资源上下限
* 防止用户绕过资源配额（ResourceQuota）

== 核心概念 ==
=== 资源类型 ===
LimitRange支持以下资源类型：
* CPU（单位：millicores，如500m=0.5核）
* 内存（单位：MiB/GiB等）
* 临时存储（ephemeral-storage）
* 扩展资源（如GPU）

=== 作用范围 ===
LimitRange在'''命名空间级别'''生效，通过YAML文件定义后，会作用于该命名空间内的所有Pod和容器。

== 配置示例 ==
以下是一个典型的LimitRange定义：

<syntaxhighlight lang="yaml">
apiVersion: v1
kind: LimitRange
metadata:
  name: example-limitrange
spec:
  limits:
  - type: Container
    default:
      cpu: 500m
      memory: 512Mi
    defaultRequest:
      cpu: 100m
      memory: 256Mi
    max:
      cpu: "2"
      memory: 2Gi
    min:
      cpu: 50m
      memory: 64Mi
</syntaxhighlight>

'''字段解释：'''
* '''default'''：未指定限制时的默认值
* '''defaultRequest'''：未指定请求时的默认值
* '''max/min'''：资源使用的硬性上下限

== 验证机制 ==
当创建Pod时，Kubernetes会执行以下检查：
1. 如果容器未设置请求/限制，应用默认值
2. 确保所有容器的请求 ≥ min且 ≤ max
3. 验证限制值 ≥ 请求值

=== 违规示例 ===
尝试创建超过限制的Pod会收到错误：

<syntaxhighlight lang="yaml">
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: invalid-pod
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
    resources:
      limits:
        cpu: "3"  # 超过max限制2
        memory: "3Gi"
</syntaxhighlight>

执行后会返回错误：
<pre>
Error from server (Forbidden): error when creating "pod.yaml": pods "invalid-pod" is forbidden: [maximum cpu usage per Container is 2, but limit is 3, maximum memory usage per Container is 2Gi, but limit is 3Gi]
</pre>

== 实际应用场景 ==
=== 场景1：开发环境资源标准化 ===
为开发团队定义统一的资源基线，避免资源浪费：
* 设置默认CPU请求100m，防止开发者忘记配置
* 限制单个容器内存不超过1GiB

=== 场景2：多租户隔离 ===
结合ResourceQuota使用，确保不同团队公平使用资源：
* 团队A命名空间：max CPU=4，内存=8GiB
* 团队B命名空间：max CPU=2，内存=4GiB

== 高级配置 ==
=== Pod级别限制 ===
LimitRange也可约束整个Pod的资源总和：

<syntaxhighlight lang="yaml">
limits:
- type: Pod
  max:
    cpu: "4"
    memory: 4Gi
</syntaxhighlight>

=== 比例约束 ===
要求限制值必须是请求值的整数倍：

<syntaxhighlight lang="yaml">
limits:
- type: Container
  maxLimitRequestRatio:
    cpu: "2"  # 限制≤2*请求
    memory: "1.5"
</syntaxhighlight>

== 监控与调试 ==
查看LimitRange状态：
<syntaxhighlight lang="bash">
kubectl describe limitrange example-limitrange
</syntaxhighlight>

输出示例：
<pre>
Name:       example-limitrange
Type        Resource  Min  Max  Default Request  Default Limit  Max Limit/Request Ratio
----        --------  ---  ---  ---------------  -------------  -----------------------
Container   cpu       50m  2    100m             500m           2
Container   memory    64Mi 2Gi  256Mi            512Mi          1.5
</pre>

== 数学原理 ==
资源验证遵循以下规则：
<math>
\begin{cases}
min \leq request \leq max \\
request \leq limit \leq max \\
\frac{limit}{request} \leq ratio
\end{cases}
</math>

== 最佳实践 ==
1. 生产环境应'''始终'''设置LimitRange
2. 默认值应设为典型工作负载的50%~70%使用量
3. 结合Horizontal Pod Autoscaler时，需确保max值足够大
4. 定期审查限制范围与实际使用情况

== 参见 ==
* [[Kubernetes资源配额]]
* [[Kubernetes服务质量(QoS)]]

[[Category:集成部署]]
[[Category:Kubernetes]]
[[Category:Kubernetes资源管理]]