[쿠.짤] 쿠버네티스 짤팁 | 자원 요구사항을 정의하자! (QoS, Priority Class, Resource Quota, LimitRange)

개요

쿠버네티스를 사용하면서 마주치는 다양한 상황이 발생한다.

이에 따라 적용할 수 있는 여러가지 패턴과 대응할 수 있는 옵션들을 알아본다.

목표

• 쿠버네티스 Node의 자원에 따라 발생할 수 있는 다양한 상황을 알아본다.
• Node가 자원의 압박을 받을 때 사용할 수 있는 리소스와 옵션들을 학습한다.

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여정

Node가 사용하는 컴퓨팅 자원 2가지

• 압축 불가능 자원 : CPU, 네트워크 대역폭 → 많아지면 병목 현상이 발생한다.
• 압축 불가능 자원 : 메모리 → 많아지면 컨테이너가 죽는다

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QoS(Quality of Service)

• kubelet이 Node의 안정성을 유지하기 위해 사용 가능한 컴퓨팅 자원을 조절하는 기능
• Best-Effort(최선)
  • request, limit 자원 요구 사항을 가지고 있지 않은 Pod
  • 자원이 부족할 때 가장 먼저 죽는다.
• Burstable(확장 가능)
  • request < limit인 자원 요구 사항을 가진 Pod
  • limit까지 더 많은 자원을 소비하려고 한다.
  • Best-Effort Pod가 없다면 죽을 확률이 높다.
• Guaranteed(보장)
  • request = limit인 자원 요구 사항을 가진 Pod
  • 가장 우선순위가 높아서 가장 나중에 죽는다.

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Priority Class

• kubelet이 Pod를 배치(Scheduler)하거나 축출(evict)할 때 고려하는 우선순위 기능

• Node가 Pod 배치를 고려할 때 (Schedule)
  • kubelet은 QoS를 먼저 고려하고, Priority Class를 고려한다.
• Node가 축출할 때 (Evict)
  • kubelet은 QoS를 완전 무시하고, Priority Class를 고려한다.
  • 따라서, Priority Class가 높은 Pod가 먼저 배치된다.
  • 자원이 충분하지 않다면, 가장 우선 순위가 낮은 Pod를 제거한다.

# PriorityClass 정의
apiVersion: scheduling.k8s.io/v1
kind: PriorityClass
metadata:
  name: high-priority-nonpreempting
value: 1000000 # 우선순위
preemptionPolicy: Never # 선점 가능 여부 (Never, IfNotPresent, Always)
globalDefault: false # 클러스터 전체 기본값 여부
description: "This priority class will not cause other pods to be preempted."

# PriorityClass를 사용한 Pod 정의
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
  labels:
    env: test
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
    imagePullPolicy: IfNotPresent
  priorityClassName: high-priority-nonpreempting

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Resource Quota

• namaspace 안에서 집계된 자원 소비를 제한하기 위한 제약 조건
• 제한 가능한 리소스 종류
  • Compute Resource Quota
  • Storage Resource Quota
  • Object Count Quota

• Quota Scopes
  • 제약을 적용할 범위를 Pod Status, QoS, Affinity에 따라 적용할 수 있다.

출처 : 쿠버네티스 공식문서

 

# ResourceQuota 예시
apiVersion: v1
kind: List
items:
- apiVersion: v1
  kind: ResourceQuota
  metadata:
    name: pods-high
  spec:
    hard:
      cpu: "1000"
      memory: 200Gi
      pods: "10"
    scopeSelector:
      matchExpressions:
      - operator : In
        scopeName: PriorityClass
        values: ["high"]
- apiVersion: v1
  kind: ResourceQuota
  metadata:
    name: pods-medium
  spec:
    hard:
      cpu: "10"
      memory: 20Gi
      pods: "10"
    scopeSelector:
      matchExpressions:
      - operator : In
        scopeName: PriorityClass
        values: ["medium"]
- apiVersion: v1
  kind: ResourceQuota
  metadata:
    name: pods-low
  spec:
    hard:
      cpu: "5"
      memory: 10Gi
      pods: "10"
    scopeSelector:
      matchExpressions:
      - operator : In
        scopeName: PriorityClass
        values: ["low"]

 

Limit Range

• 각 자원 종류마다 최대 자원을 설정할 수 있는 리소스

apiVersion: v1
kind: LimitRange
metadata:
  name: cpu-resource-constraint
spec:
  limits:
  - default: # this section defines default limits
      cpu: 500m
    defaultRequest: # this section defines default requests
      cpu: 500m
    max: # max and min define the limit range
      cpu: "1"
    min:
      cpu: 100m
    type: Container

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참고자료

https://kubernetes.io/ko/docs/tasks/configure-pod-container/quality-service-pod/

https://kubernetes.io/ko/docs/concepts/scheduling-eviction/pod-priority-preemption/

https://kubernetes.io/ko/docs/concepts/policy/resource-quotas/

https://kubernetes.io/ko/docs/concepts/policy/limit-range/