【k8s】Kubernetes 资源限制设置规范手册 MB与MiB的概念混淆问题
Kubernetes 资源限制设置规范手册
1. 引言
1.1 目的
本规范旨在统一团队对 Kubernetes 资源限制的理解和设置，避免因单位混淆导致的性能问题、资源浪费或应用异常。
1.2 适用范围
适用于所有在 Kubernetes 集群中部署的应用的资源配置。
1.3 背景
由于历史原因，计算机领域存在二进制和十进制单位的混用，Kubernetes 采用了明确但容易混淆的单位体系。本规范将消除团队在此问题上的困惑。
2. CPU 资源限制规范
2.1 基本单位定义
# ✅ 正确的 CPU 单位表示
resources:requests:cpu: "500m" # 500 milliCPU = 0.5 个 CPU 核心limits:cpu: "2" # 2 个完整的 CPU 核心
2.2 CPU 单位详解
| 表示方法 | 含义 | 等效值 | 使用场景 |
|---|---|---|---|
"1" | 1 个 CPU 核心 | 1 CPU | 计算密集型应用 |
"1000m" | 1000 milliCPU | 1 CPU | 与 "1" 等效 |
"500m" | 500 milliCPU | 0.5 CPU | 推荐使用，精确控制 |
"250m" | 250 milliCPU | 0.25 CPU | 轻量级任务 |
"0.1" | 0.1 个 CPU 核心 | 0.1 CPU | 可用，但推荐使用 milli 形式 |
2.3 CPU 设置最佳实践
# ✅ 推荐配置示例
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
spec:template:spec:containers:- name: web-appresources:requests:cpu: "250m" # 保证的最小 CPU 资源limits:cpu: "1000m" # 最大可用的 CPU 资源
3. 内存资源限制规范
3.1 内存单位定义标准
核心原则：统一使用二进制单位 (MiB/GiB)
# ✅ 正确的内存单位表示
resources:requests:memory: "256Mi" # 256 Mebibytes = 268,435,456 字节limits:memory: "2Gi" # 2 Gibibytes = 2,147,483,648 字节
3.2 内存单位对照表
| 正确单位 | 错误单位 | 实际字节数 | 差异说明 |
|---|---|---|---|
"1Ki" | "1K" | 1,024 字节 | +2.4% |
"1Mi" | "1M" | 1,048,576 字节 | +4.9% |
"1Gi" | "1G" | 1,073,741,824 字节 | +7.4% |
"512Mi" | "512M" | 536,870,912 字节 vs 512,000,000 字节 | +4.9% |
3.3 内存设置计算公式
# 内存需求计算方法
应用常驻内存 × 1.2 (20%缓冲) = memory requests
应用峰值内存 × 1.5 (50%缓冲) = memory limits# 示例：应用常驻 200MB，峰值 300MB
requests = 200Mi × 1.2 = 240Mi
limits = 300Mi × 1.5 = 450Mi
4. 完整资源配置示例
4.1 Web 应用配置
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: web-application
spec:replicas: 3template:spec:containers:- name: nginximage: nginx:1.20resources:requests:cpu: "100m" # ✅ 0.1 CPU 核心memory: "128Mi" # ✅ 134,217,728 字节limits:cpu: "500m" # ✅ 0.5 CPU 核心 memory: "256Mi" # ✅ 268,435,456 字节ports:- containerPort: 80
4.2 数据库应用配置
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:name: postgresql
spec:serviceName: "postgresql"replicas: 1template:spec:containers:- name: postgresimage: postgres:13resources:requests:cpu: "1000m" # ✅ 1 CPU 核心memory: "4Gi" # ✅ 4,294,967,296 字节limits:cpu: "2000m" # ✅ 2 CPU 核心memory: "8Gi" # ✅ 8,589,934,592 字节env:- name: POSTGRES_PASSWORDvalueFrom:secretKeyRef:name: postgres-secretkey: password
4.3 批处理任务配置
apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:name: data-processor
spec:template:spec:containers:- name: processorimage: data-processor:latestresources:requests:cpu: "500m" # ✅ 0.5 CPU 核心memory: "1Gi" # ✅ 1,073,741,824 字节limits:cpu: "1000m" # ✅ 1 CPU 核心memory: "2Gi" # ✅ 2,147,483,648 字节command: ["/app/process-data.sh"]restartPolicy: Never
5. 资源监控与优化指南
5.1 监控指标解读
# 使用 kubectl top 监控资源使用
kubectl top pod -n <namespace># 输出示例：
NAME CPU(cores) MEMORY(bytes)
web-app-xxxxx-yyyy 125m 180Mi
db-app-xxxxx-yyyy 850m 3.2Gi# 指标说明：
# CPU(cores): 显示的是核心数，125m = 0.125 核心
# MEMORY(bytes): 显示的是字节数，180Mi ≈ 188,743,680 字节
5.2 资源使用率建议
| 资源类型 | 请求(request)使用率 | 限制(limit)使用率 | 优化建议 |
|---|---|---|---|
| CPU | 70-80% | 不超过 90% | 适当提高 limits 或优化代码 |
| 内存 | 60-70% | 不超过 85% | 注意 OOM Kill 风险 |
5.3 资源调整流程
1. 监控分析 (1-2周)kubectl top podsPrometheus 监控数据2. 基准测试压力测试确定峰值资源需求3. 渐进调整每次调整不超过 20%4. 验证稳定性观察 24-48 小时业务表现
6. 常见问题与解决方案
6.1 单位混淆问题
问题： "1G" 和 "1Gi" 混用
解决方案： 在代码审查中严格检查，使用自动化工具验证
# 使用 kube-score 自动检查
kube-score score my-deployment.yaml# 输出会提示不规范的资源单位使用
6.2 资源设置不合理问题
症状： CPU Throttling 或 OOM Kill
解决方案：
# 调整前（问题配置）
resources:limits:cpu: "100m" # ❌ 设置过小memory: "128M" # ❌ 使用错误单位# 调整后（正确配置）
resources:requests:cpu: "200m"memory: "256Mi"limits:cpu: "500m"memory: "512Mi"
6.3 资源浪费问题
症状： 资源使用率长期低于 30%
解决方案： 适当降低 requests，提高集群资源利用率
7. 工具与自动化
7.1 验证脚本
#!/bin/bash
# validate-resources.sh
# 验证资源配置是否符合规范kubectl get deployment -o json | jq -r '.items[] | .metadata.name as $name | .spec.template.spec.containers[] | select(.resources.limits.memory | test("[0-9]+[KMGT]i?") ) |"\($name): \(.resources.limits.memory)"'
7.2 Git Hooks 检查
在 .git/hooks/pre-commit 中添加资源单位检查，确保提交的 YAML 文件使用正确的单位格式。
8. 附则
8.1 规范生效
本规范自发布之日起生效，所有新部署的应用必须遵循此规范。
8.2 存量应用迁移
存量应用应在 3 个月内完成资源配置的规范化改造。
8.3 更新机制
本规范每半年回顾一次，根据技术发展和团队反馈进行更新。