Kubernetes 实操：创建 CPU 约束的 LimitRange 与 Pod

一、核心目标

在独立命名空间 constraints-cpu-example 中创建 LimitRange，为容器设置 CPU 资源的最小限制 （200m）和最大限制（800m），确保容器 CPU 使用在合理范围，避免单个容器过度占用 CPU 资源或请求过小导致资源碎片化。

二、前提条件

已安装并配置 kubectl 命令行工具，能连接到 Kubernetes 集群。
集群节点需满足：至少有一个节点的可用 CPU ≥ 200m（用于运行符合约束的 Pod）。
已创建命名空间 constraints-cpu-example（若未创建，执行 kubectl create namespace constraints-cpu-example）。

三、步骤 1：创建 CPU 约束的 LimitRange

1. LimitRange 配置文件（cpu-constraints.yaml）

该配置指定容器 CPU 的最小、最大值，K8s 会自动生成默认请求 / 限额（与最大值一致）：

复制代码

apiVersion: v1

kind: LimitRange

metadata:

name: cpu-min-max-demo-lr  # LimitRange 名称

spec:

limits:

- max:

    cpu: "800m"  # 容器 CPU 最大限制（不可超，1CPU=1000m）

  min:

    cpu: "200m"  # 容器 CPU 最小限制（不可低）

  type: Container  # 规则作用对象：容器

2. 执行创建命令

复制代码

kubectl create -f https://k8s.io/docs/tasks/administer-cluster/cpu-constraints.yaml --namespace=constraints-cpu-example

3. 验证 LimitRange 配置

复制代码

kubectl get limitrange cpu-min-max-demo-lr --namespace=constraints-cpu-example --output=yaml

4. 预期输出（关键部分）

K8s 自动补充默认 CPU 请求 / 限额（默认值 = 最大值 800m）：

复制代码

limits:

\- default:

  cpu: 800m  # 自动生成的默认 CPU 限额

defaultRequest:

  cpu: 800m  # 自动生成的默认 CPU 请求

max:

  cpu: 800m  # 手动配置的最大 CPU 限制

min:

  cpu: 200m  # 手动配置的最小 CPU 限制

type: Container

四、场景 1：创建符合 CPU 约束的 Pod

1. Pod 配置文件（cpu-constraints-pod.yaml）

容器 CPU 请求 500m、限额 800m（均在 200m~800m 范围内）：

复制代码

apiVersion: v1

kind: Pod

metadata:

name: constraints-cpu-demo

spec:

containers:

- name: constraints-cpu-demo-ctr

  image: nginx

  resources:

    limits:

      cpu: "800m"  # 等于最大限制

    requests:

      cpu: "500m"  # 大于最小限制

2. 执行创建命令

复制代码

kubectl create -f https://k8s.io/docs/tasks/administer-cluster/cpu-constraints-pod.yaml --namespace=constraints-cpu-example

3. 验证 Pod 状态

复制代码

kubectl get pod constraints-cpu-demo --namespace=constraints-cpu-example

预期状态：Running（符合 CPU 约束，创建成功）。

4. 查看详细配置

复制代码

kubectl get pod constraints-cpu-demo --output=yaml --namespace=constraints-cpu-example

关键输出（资源配置符合预期）：

resources:

limits:
复制代码
```
cpu: 800m
```
requests:
复制代码
```
cpu: 500m
```

5. 清理资源

复制代码

kubectl delete pod constraints-cpu-demo --namespace=constraints-cpu-example

五、场景 2：创建超出最大 CPU 限制的 Pod（验证失败）

1. Pod 配置文件（cpu-constraints-pod-2.yaml）

容器 CPU 限额 1.5 核（1500m），超出 LimitRange 最大值 800m：

复制代码

apiVersion: v1

kind: Pod

metadata:

name: constraints-cpu-demo-2

spec:

containers:

- name: constraints-cpu-demo-2-ctr

  image: nginx

  resources:

    limits:

      cpu: "1.5"  # 超出最大限制 800m

    requests:

      cpu: "500m"

2. 执行创建命令

复制代码

kubectl create -f https://k8s.io/docs/tasks/administer-cluster/cpu-constraints-pod-2.yaml --namespace=constraints-cpu-example

3. 预期结果（创建失败）

复制代码

Error from server (Forbidden): error when creating "xxx/cpu-constraints-pod-2.yaml":

pods "constraints-cpu-demo-2" is forbidden: maximum cpu usage per Container is 800m, but limit is 1500m.

原因：容器 CPU 限额超出 LimitRange 定义的最大值，K8s 拒绝创建。

六、场景 3：创建低于最小 CPU 限制的 Pod（验证失败）

1. Pod 配置文件（cpu-constraints-pod-3.yaml）

容器 CPU 请求 100m，低于 LimitRange 最小值 200m：

复制代码

apiVersion: v1

kind: Pod

metadata:

name: constraints-cpu-demo-3

spec:

containers:

- name: constraints-cpu-demo-4-ctr

  image: nginx

  resources:

    limits:

      cpu: "800m"

    requests:

      cpu: "100m"  # 低于最小限制 200m

2. 执行创建命令

复制代码

kubectl create -f https://k8s.io/docs/tasks/administer-cluster/cpu-constraints-pod-3.yaml --namespace=constraints-cpu-example

3. 预期结果（创建失败）

复制代码

Error from server (Forbidden): error when creating "xxx/cpu-constraints-pod-3.yaml":

pods "constraints-cpu-demo-3" is forbidden: minimum cpu usage per Container is 200m, but request is 100m.

原因：容器 CPU 请求低于 LimitRange 定义的最小值，K8s 拒绝创建。

七、场景 4：创建无 CPU 配置的 Pod（继承默认值）

1. Pod 配置文件（cpu-constraints-pod-4.yaml）

容器未指定任何 CPU 请求 / 限额：

复制代码

apiVersion: v1

kind: Pod

metadata:

name: constraints-cpu-demo-4

spec:

containers:

- name: constraints-cpu-demo-4-ctr

  image: vish/stress  # 压力测试镜像，用于验证 CPU 限制

2. 执行创建命令

复制代码

kubectl create -f https://k8s.io/docs/tasks/administer-cluster/cpu-constraints-pod-4.yaml --namespace=constraints-cpu-example

3. 验证默认值生效

复制代码

kubectl get pod constraints-cpu-demo-4 --output=yaml --namespace=constraints-cpu-example

关键输出（继承 LimitRange 自动生成的默认值）：

resources:

limits:
复制代码
```
cpu: 800m
```
requests:
复制代码
```
cpu: 800m
```

4. 注意事项

若节点可用 CPU ，Pod 状态会变为 Pending（资源不足），需更换 CPU 配置更高的节点。
镜像 vish/stress 会自动消耗 CPU 资源，可通过 kubectl top pod constraints-cpu-demo-4 --namespace=constraints-cpu-example 查看 CPU 使用率（不会超过 800m）。

5. 清理资源

复制代码

kubectl delete pod constraints-cpu-demo-4 --namespace=constraints-cpu-example

八、核心规则与注意事项

1. 约束生效时机

LimitRange 的 CPU 最小 / 最大限制仅在 Pod 创建或更新时 校验，修改 LimitRange 不会影响已创建的 Pod。

2. CPU 单位说明

Kubernetes 中 CPU 支持毫核（m）和核（CPU）两种单位，1CPU = 1000m（如 800m = 0.8 核）。
最小 CPU 限制 200m 表示容器至少需要 0.2 核 CPU 才能运行，避免资源分配不足导致服务异常。

3. 适用场景

多服务共享节点：限制单个容器的 CPU 最大使用量，避免某服务占用过多 CPU 导致其他服务卡顿；
资源规划：通过最小 CPU 限制确保容器获得足够资源运行，避免因请求过小被调度到资源不足的节点。

九、清理命名空间（可选）

若无需保留练习资源，可删除整个命名空间（会删除该空间下所有资源）：

复制代码

kubectl delete namespace constraints-cpu-example