xDev Asia

Resource requests vs limits（CPU、Memory）。QoSクラス: Guaranteed、Burstable、 BestEffort。LimitRangeのデフォルト設定とResourceQuotaのNamespace制限。

Resource Requests、Limits と QoSクラス — Guaranteed、Burstable、BestEffort

1. Requests vs Limits

resources:
  requests:
    cpu: "250m"      # 250ミリコア = 0.25 CPU（スケジューリング用）
    memory: "128Mi"  # 最小保証メモリ
  limits:
    cpu: "500m"      # 最大CPU（超過するとスロットリング、killされない）
    memory: "256Mi"  # 最大メモリ（超過するとOOMKilled）

リソース	Requests超過時	Limits超過時
CPU	正常に動作（バースト）	スロットリング（速度低下、killされない）
メモリ	正常に動作	コンテナがkillされる → OOMKilled

CPU単位:
  1 CPU = 1000m（ミリコア）
  0.5 CPU = 500m
  100m = 0.1 CPU

メモリ単位:
  Ki（キビバイト）= 1024 bytes
  Mi（メビバイト）= 1024 Ki
  Gi（ギビバイト）= 1024 Mi
  （KB/MB/GBは10進数なので異なる）

2. QoSクラス

QoS = Quality of Service（退避優先度を制御）

┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│  GUARANTEED — 最後に退避                                │
│  ✓ CPU requests == CPU limits                           │
│  ✓ Memory requests == Memory limits                     │
│  ✓ Pod内の全コンテナが条件を満たす必要あり              │
├─────────────────────────────────────────────────────────┤
│  BURSTABLE — 中間の優先度                               │
│  ✓ 少なくとも1つのコンテナにrequest/limitあり           │
│  ✗ Guaranteedの条件を満たさない                         │
├─────────────────────────────────────────────────────────┤
│  BESTEFFORT — 最初に退避                                │
│  ✗ request/limitが一切なし                              │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘

QoSクラス	条件	退避優先度
Guaranteed	CPUとメモリ両方でrequests == limits（全コンテナ）	最低（最後に退避）
Burstable	少なくとも1つのコンテナにrequest/limitあり、Guaranteedの条件を満たさない	中間
BestEffort	request/limitが一切なし	最高（最初に退避）

試験のポイント: PodのQoSクラスを確認するコマンド: kubectl describe pod <name> | grep -i qos または kubectl get pod <name> -o jsonpath='{.status.qosClass}'。Guaranteedを実現するには: CPUとメモリ両方でrequests = limitsを設定し、全コンテナ（initコンテナを含む）で満たす必要があります。

3. LimitRange

LimitRangeはNamespace内のPodにデフォルトのrequests/limitsを設定します — Podが自身で設定していない場合に適用されます。

apiVersion: v1
kind: LimitRange
metadata:
  name: mem-limit-range
  namespace: development
spec:
  limits:
  - type: Container
    default:          # デフォルトlimits（コンテナがlimitsを設定していない場合）
      memory: 512Mi
      cpu: 500m
    defaultRequest:   # デフォルトrequests（コンテナがrequestsを設定していない場合）
      memory: 256Mi
      cpu: 250m
    max:              # 許可される最大limits
      memory: 1Gi
      cpu: "1"
    min:              # 必要な最小requests
      memory: 64Mi
      cpu: 50m

4. ResourceQuota

apiVersion: v1
kind: ResourceQuota
metadata:
  name: production-quota
  namespace: production
spec:
  hard:
    # コンピュートリソース
    requests.cpu: "10"
    requests.memory: 20Gi
    limits.cpu: "20"
    limits.memory: 40Gi
    # オブジェクト数
    pods: "50"
    services: "20"
    persistentvolumeclaims: "10"
    secrets: "30"
    configmaps: "30"

試験のポイント: ResourceQuotaでリソースlimitsが要求されているNamespaceでは、全Podがresource requestsとlimitsを設定する必要があります。設定されていない場合、LimitRangeがデフォルトを提供する必要があります。いずれもない場合、APIサーバーがPod作成を拒否します。

5. チートシート

シナリオ	対処法
コンテナがOOMKilled	`limits.memory`を増加
コンテナがスロットリング（遅い）	`limits.cpu`を増加
Podがスケジュールできない	`requests`を削減またはクラスターをスケール
QoSをGuaranteedにする	CPUとメモリで`requests == limits`
Namespaceのデフォルトlimitsを設定	LimitRange
Namespace全体のリソースを制限	ResourceQuota

6. 練習問題

Q1: コンテナにcpu requests=200m、cpu limits=500m、memory requests=256Mi、memory limits=256Miが設定されています。このPodのQoSクラスは何ですか（唯一のコンテナの場合）？

A) Guaranteed
B) Burstable ✓
C) BestEffort
D) Critical

解説: Guaranteedの条件は全requestsがlimitsと等しいことです。ここではcpu requests(200m) ≠ cpu limits(500m)です。Memory requestsはlimitsと等しい(256Mi)ですが、Guaranteedの条件を完全に満たしていないため、クラスはBurstableになります。

Q2: コンテナのメモリ使用量がメモリlimitsを超えました。何が起こりますか？

A) コンテナがスロットリング（速度低下）される
B) コンテナが終了して再起動される（OOMKilled） ✓
C) コンテナがノードから退避される
D) Podが別のノードにリスケジュールされる

解説: CPU（圧縮可能 — スロットリングされるがkillされない）とは異なり、メモリは非圧縮リソースです。コンテナがメモリlimitsを超過すると、OOMKilled終了コードで終了し、コンテナランタイムによって再起動されます。OOMKillが繰り返されるとCrashLoopBackOffになります。

Q3: limits.memoryの設定が必要なResourceQuotaがあるNamespaceで、リソースlimitsなしの新しいPodを作成します。何が起こりますか？

A) Podはlimitsなしで起動する（ResourceQuotaは実行中のPodにのみ適用）
B) LimitRangeがデフォルトを提供しない限り、APIサーバーがPodを拒否する ✓
C) Podはデフォルトlimits 512Miで起動する
D) ResourceQuotaがこのPodを除外するよう自動更新される