네임스페이스에 대한 메모리의 최소 및 최대 제약 조건 구성

이 페이지는 네임스페이스에서 실행되는 컨테이너가 사용하는 메모리의 최솟값과 최댓값을 설정하는 방법을 보여준다. 리밋레인지(LimitRange) 오브젝트에 최소 및 최대 메모리 값을 지정한다. 파드가 리밋레인지에 의해 부과된 제약 조건을 충족하지 않으면, 네임스페이스에서 생성될 수 없다.

시작하기 전에

쿠버네티스 클러스터가 필요하고, kubectl 커맨드-라인 툴이 클러스터와 통신할 수 있도록 설정되어 있어야 한다. 이 튜토리얼은 컨트롤 플레인 호스트가 아닌 노드가 적어도 2개 포함된 클러스터에서 실행하는 것을 추천한다. 만약, 아직 클러스터를 가지고 있지 않다면, minikube를 사용해서 생성하거나 다음 쿠버네티스 플레이그라운드 중 하나를 사용할 수 있다.

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• Killercoda
• KodeKloud
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클러스터에 네임스페이스를 생성할 수 있는 권한이 있어야 한다.

클러스터의 각 노드에는 파드가 사용할 수 있는 메모리가 최소 1GiB 이상 있어야 한다.

네임스페이스 생성

이 연습에서 생성한 리소스가 클러스터의 나머지와 격리되도록 네임스페이스를 생성한다.

kubectl create namespace constraints-mem-example

리밋레인지와 파드 생성

다음은 리밋레인지의 예시 매니페스트이다.

admin/resource/memory-constraints.yaml

apiVersion: v1
kind: LimitRange
metadata:
  name: mem-min-max-demo-lr
spec:
  limits:
  - max:
      memory: 1Gi
    min:
      memory: 500Mi
    type: Container

리밋레인지를 생성한다.

kubectl apply -f https://k8s.io/examples/admin/resource/memory-constraints.yaml --namespace=constraints-mem-example

리밋레인지에 대한 자세한 정보를 본다.

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

출력 결과는 예상대로 메모리의 최소 및 최대 제약 조건을 보여준다. 그러나 참고로 리밋레인지의 구성 파일에 기본값(default)을 지정하지 않아도 자동으로 생성된다.

  limits:
  - default:
      memory: 1Gi
    defaultRequest:
      memory: 1Gi
    max:
      memory: 1Gi
    min:
      memory: 500Mi
    type: Container

이제 constraints-mem-example 네임스페이스에 파드를 생성할 때마다, 쿠버네티스는 다음 단계를 수행한다.

• 해당 파드의 어떤 컨테이너도 자체 메모리 요청량(request)과 상한(limit)을 명시하지 않으면, 컨트롤 플레인이 해당 컨테이너에 메모리 요청량과 상한의 기본값(default)을 지정한다.

• 해당 파드의 모든 컨테이너의 메모리 요청량이 최소 500 MiB 이상인지 확인한다.

• 해당 파드의 모든 컨테이너의 메모리 요청량이 1024 MiB(1 GiB)를 넘지 않는지 확인한다.

다음은 컨테이너가 하나인 파드의 매니페스트이다. 파드 명세 내에, 파드의 유일한 컨테이너는 600 MiB의 메모리 요청량 및 800 MiB의 메모리 상한을 지정하고 있다. 이는 리밋레인지에 의해 부과된 최소 및 최대 메모리 제약 조건을 충족시킨다.

admin/resource/memory-constraints-pod.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: constraints-mem-demo
spec:
  containers:
  - name: constraints-mem-demo-ctr
    image: nginx
    resources:
      limits:
        memory: "800Mi"
      requests:
        memory: "600Mi"

파드를 생성한다.

kubectl apply -f https://k8s.io/examples/admin/resource/memory-constraints-pod.yaml --namespace=constraints-mem-example

파드가 실행 중이고 컨테이너의 상태가 정상인지 확인한다.

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

파드에 대한 자세한 정보를 본다.

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

출력을 보면 파드의 컨테이너의 메모리 요청량이 600 MiB이고 메모리 상한이 800 MiB임을 알 수 있다. 이는 리밋레인지에 의해 해당 네임스페이스에 부과된 제약 조건을 만족시킨다.

resources:
  limits:
     memory: 800Mi
  requests:
    memory: 600Mi

파드를 삭제한다.

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

최대 메모리 제약 조건을 초과하는 파드 생성 시도

다음은 컨테이너가 하나인 파드의 매니페스트이다. 컨테이너는 800MiB의 메모리 요청량과 1.5GiB의 메모리 상한을 지정하고 있다.

admin/resource/memory-constraints-pod-2.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: constraints-mem-demo-2
spec:
  containers:
  - name: constraints-mem-demo-2-ctr
    image: nginx
    resources:
      limits:
        memory: "1.5Gi"
      requests:
        memory: "800Mi"

파드 생성을 시도한다.

kubectl apply -f https://k8s.io/examples/admin/resource/memory-constraints-pod-2.yaml --namespace=constraints-mem-example

결과를 보면 파드가 생성되지 않은 것을 확인할 수 있으며, 이는 해당 파드가 정의하고 있는 컨테이너가 허용된 것보다 더 많은 메모리를 요청하고 있기 때문이다.

Error from server (Forbidden): error when creating "examples/admin/resource/memory-constraints-pod-2.yaml":
pods "constraints-mem-demo-2" is forbidden: maximum memory usage per Container is 1Gi, but limit is 1536Mi.

최소 메모리 요청량을 충족하지 않는 파드 생성 시도

다음은 컨테이너가 하나인 파드의 매니페스트이다. 컨테이너는 100MiB의 메모리 요청량과 800MiB의 메모리 상한을 지정하고 있다.

admin/resource/memory-constraints-pod-3.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: constraints-mem-demo-3
spec:
  containers:
  - name: constraints-mem-demo-3-ctr
    image: nginx
    resources:
      limits:
        memory: "800Mi"
      requests:
        memory: "100Mi"

파드 생성을 시도한다.

kubectl apply -f https://k8s.io/examples/admin/resource/memory-constraints-pod-3.yaml --namespace=constraints-mem-example

결과를 보면 파드가 생성되지 않은 것을 확인할 수 있으며, 이는 해당 파드가 정의하고 있는 컨테이너가 지정된 최저 메모리 요청량보다도 낮은 메모리 요청량을 지정하고 있기 때문이다.

Error from server (Forbidden): error when creating "examples/admin/resource/memory-constraints-pod-3.yaml":
pods "constraints-mem-demo-3" is forbidden: minimum memory usage per Container is 500Mi, but request is 100Mi.

메모리 요청량 또는 상한을 지정하지 않은 파드 생성

다음은 컨테이너가 하나인 파드의 매니페스트이다. 해당 컨테이너는 메모리 요청량과 상한을 지정하지 않는다.

admin/resource/memory-constraints-pod-4.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: constraints-mem-demo-4
spec:
  containers:
  - name: constraints-mem-demo-4-ctr
    image: nginx

파드를 생성한다.

kubectl apply -f https://k8s.io/examples/admin/resource/memory-constraints-pod-4.yaml --namespace=constraints-mem-example

파드에 대한 자세한 정보를 본다.

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

출력을 보면 파드의 유일한 컨테이너에 대한 메모리 요청량이 1 GiB이고 메모리 상한도 1 GiB이다. 이 컨테이너는 어떻게 이런 값을 얻었을까?

resources:
  limits:
    memory: 1Gi
  requests:
    memory: 1Gi

파드가 해당 컨테이너에 대해 메모리 요청량과 상한을 지정하지 않았으므로, 클러스터가 리밋레인지로부터 메모리의 요청량과 상한 기본값을 적용하였다.

이는 곧 파드 정의에서 이 값들을 볼 수 있음을 의미한다. kubectl describe 명령을 사용하여 확인할 수 있다.

# 출력에서 "Requests:" 섹션을 확인한다
kubectl describe pod constraints-mem-demo-4 --namespace=constraints-mem-example

이 시점에서, 파드는 실행 중일 수도 있고 아닐 수도 있다. 이 태스크의 전제 조건은 노드에 최소 1GiB의 메모리가 있어야 한다는 것이다. 각 노드에 1GiB의 메모리만 있는 경우, 노드에 할당할 수 있는 메모리가 1GiB의 메모리 요청량을 수용하기에 충분하지 않을 수 있다. 메모리가 2GiB인 노드를 사용하는 경우에는, 메모리가 1GiB 요청량을 수용하기에 충분할 것이다.

파드를 삭제한다.

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

메모리의 최소 및 최대 제약 조건 적용

리밋레인지에 의해 네임스페이스에 부과된 메모리의 최대 및 최소 제약 조건은 파드를 생성하거나 업데이트할 때만 적용된다. 리밋레인지를 변경해도, 이전에 생성된 파드에는 영향을 미치지 않는다.

메모리의 최소 및 최대 제약 조건에 대한 동기

클러스터 관리자는 파드가 사용할 수 있는 메모리 양에 제한을 둘 수 있다. 예를 들면 다음과 같다.

• 클러스터의 각 노드에는 2GiB의 메모리가 있다. 클러스터의 어떤 노드도 2GiB 이상의 요청량을 지원할 수 없으므로, 2GiB 이상의 메모리를 요청하는 파드를 수락하지 않으려고 한다.

• 클러스터는 운영 부서와 개발 부서에서 공유한다. 프로덕션 워크로드가 최대 8GiB의 메모리를 소비하도록 하려면, 개발 워크로드를 512MiB로 제한해야 한다. 프로덕션 및 개발을 위해 별도의 네임스페이스를 만들고, 각 네임스페이스에 메모리 제약 조건을 적용한다.

정리

네임스페이스를 삭제한다.

kubectl delete namespace constraints-mem-example

다음 내용

클러스터 관리자를 위한 문서

• 네임스페이스에 대한 기본 메모리 요청량과 상한 구성

• 네임스페이스에 대한 기본 CPU 요청량과 상한 구성

• 네임스페이스에 대한 CPU의 최소 및 최대 제약 조건 구성

• 네임스페이스에 대한 메모리 및 CPU 쿼터 구성

• 네임스페이스에 대한 파드 쿼터 구성

• API 오브젝트에 대한 쿼터 구성

앱 개발자를 위한 문서

• 컨테이너 및 파드 메모리 리소스 할당

• 컨테이너 및 파드 CPU 리소스 할당

• 파드에 대한 서비스 품질(QoS) 구성