k8s resource 계산

진웅·2025년 6월 9일

K8S Basics

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Kubernetes 클러스터에서 실제 사용 가능한 vcore 가용량을 확인하는 방법들을 정리해드리겠습니다.

1. 핵심 개념 이해

총 CPU 용량 (Capacity)
├── 시스템 예약 (System Reserved)
└── 할당 가능 (Allocatable)
    ├── 현재 요청됨 (Requested) 
    └── 가용량 (Available) ← 우리가 찾는 값!

가용량 = 할당 가능한 CPU - 현재 요청된 CPU

2. 기본 확인 명령어

노드별 가용량 확인

# 노드별 상세 리소스 정보
kubectl describe nodes

# 출력에서 중요한 부분:
# Capacity:
#   cpu:                4
# Allocatable:
#   cpu:                3800m
# Allocated resources:
#   (Total limits may be over 100 percent, i.e., overcommitted.)
#   Resource           Requests    Limits
#   --------           --------    ------
#   cpu                1200m (31%) 2400m (63%)
#   memory             2Gi (26%)   4Gi (52%)
# 
# 가용량 = 3800m - 1200m = 2600m (2.6 cores)

간단한 가용량 계산

# 특정 노드의 가용량 확인
NODE_NAME="worker-node-1"
kubectl describe node $NODE_NAME | grep -A 5 "Allocated resources:"

3. 스크립트로 전체 클러스터 가용량 계산

완전한 가용량 분석 스크립트

#!/bin/bash
# k8s_available_cpu.sh

echo "=========================================="
echo "Kubernetes 클러스터 CPU 가용량 분석"
echo "=========================================="
echo

# 임시 파일 생성
TEMP_FILE=$(mktemp)

# 노드별 정보 수집
echo "노드별 CPU 가용량:"
printf "%-20s %-12s %-12s %-12s %-12s\n" "NODE" "CAPACITY" "ALLOCATABLE" "REQUESTED" "AVAILABLE"
printf "%-20s %-12s %-12s %-12s %-12s\n" "----" "--------" "-----------" "---------" "---------"

total_capacity=0
total_allocatable=0
total_requested=0

for node in $(kubectl get nodes -o jsonpath='{.items[*].metadata.name}'); do
    # 노드 정보 가져오기
    node_info=$(kubectl describe node $node)
    
    # 용량 정보 추출
    capacity=$(echo "$node_info" | grep "cpu:" | head -1 | awk '{print $2}')
    allocatable=$(echo "$node_info" | grep "cpu:" | tail -1 | awk '{print $2}')
    
    # 요청된 CPU 추출 (밀리코어 단위)
    requested=$(echo "$node_info" | grep -A 3 "Allocated resources:" | grep "cpu" | awk '{print $2}' | sed 's/m.*//' | sed 's/(.*//')
    
    # 단위 변환 (allocatable이 밀리코어인 경우)
    if [[ $allocatable == *"m" ]]; then
        allocatable_num=$(echo $allocatable | sed 's/m//')
    else
        allocatable_num=$((allocatable * 1000))
    fi
    
    # 기본값 설정
    requested=${requested:-0}
    
    # 가용량 계산
    available=$((allocatable_num - requested))
    
    # 코어 단위로 변환
    capacity_cores=$capacity
    allocatable_cores=$(echo "scale=1; $allocatable_num / 1000" | bc)
    requested_cores=$(echo "scale=1; $requested / 1000" | bc)
    available_cores=$(echo "scale=1; $available / 1000" | bc)
    
    printf "%-20s %-12s %-12s %-12s %-12s\n" "$node" "${capacity_cores}c" "${allocatable_cores}c" "${requested_cores}c" "${available_cores}c"
    
    # 총계 누적
    total_capacity=$((total_capacity + capacity))
    total_allocatable=$((total_allocatable + allocatable_num))
    total_requested=$((total_requested + requested))
done

total_available=$((total_allocatable - total_requested))

echo
printf "%-20s %-12s %-12s %-12s %-12s\n" "TOTAL" "${total_capacity}c" "$(echo "scale=1; $total_allocatable / 1000" | bc)c" "$(echo "scale=1; $total_requested / 1000" | bc)c" "$(echo "scale=1; $total_available / 1000" | bc)c"

# 사용률 계산
utilization=$(echo "scale=1; $total_requested / $total_allocatable * 100" | bc)
available_percentage=$(echo "scale=1; $total_available / $total_allocatable * 100" | bc)

echo
echo "클러스터 CPU 요약:"
echo "  총 가용 CPU: $(echo "scale=1; $total_available / 1000" | bc) cores"
echo "  사용률: ${utilization}%"
echo "  가용률: ${available_percentage}%"

# 경고 메시지
if (( $(echo "$utilization > 80" | bc -l) )); then
    echo "  ⚠️  경고: CPU 사용률이 80%를 초과했습니다!"
elif (( $(echo "$utilization > 60" | bc -l) )); then
    echo "  ⚡ 주의: CPU 사용률이 60%를 초과했습니다."
else
    echo "  ✅ CPU 사용률이 적정 수준입니다."
fi

rm -f $TEMP_FILE

4. 원라이너 명령어들

빠른 가용량 확인

# 전체 클러스터 가용 CPU (밀리코어)
kubectl describe nodes | grep -A 3 "Allocated resources:" | grep cpu | awk '{requested+=$2; allocatable+=$4} END {print "Available:", allocatable-requested "m"}'

# JSON으로 정확한 계산
kubectl get nodes -o json | jq -r '.items[] | [.metadata.name, .status.allocatable.cpu, (.status.allocatable.cpu | if test("m$") then (. | rtrimstr("m") | tonumber) else (. | tonumber * 1000) end)] | @tsv' > /tmp/allocatable.txt

# 각 노드별 요청된 CPU 계산 후 가용량 산출
for node in $(kubectl get nodes -o jsonpath='{.items[*].metadata.name}'); do
    echo -n "$node: "
    kubectl describe node $node | grep -A 3 "Allocated resources:" | grep cpu | awk '{print $4-$2"m available"}'
done

5. kubectl top을 활용한 실시간 가용량

메트릭 서버 기반 확인

# 노드별 실시간 CPU 사용량과 가용량
kubectl top nodes

# 출력 예시 해석:
# NAME    CPU(cores)   CPU%   MEMORY(bytes)   MEMORY%
# node1   982m         25%    3910Mi          49%
# node2   1843m        23%    7901Mi          50%
# 
# 가용량 계산: 
# node1: 4 cores * (100-25)% = 3 cores available
# node2: 8 cores * (100-23)% = 6.16 cores available

실시간 가용량 계산 스크립트

#!/bin/bash
# realtime_available_cpu.sh

echo "실시간 CPU 가용량 (메트릭 서버 기반):"
printf "%-20s %-12s %-12s %-15s\n" "NODE" "USED" "CAPACITY" "AVAILABLE"
printf "%-20s %-12s %-12s %-15s\n" "----" "----" "--------" "---------"

# kubectl top nodes의 출력을 파싱
kubectl top nodes --no-headers | while read node used_cpu used_pct used_mem mem_pct; do
    # 전체 용량 계산 (사용량 / 사용률 * 100)
    used_cores=$(echo $used_cpu | sed 's/m//')
    used_percent=$(echo $used_pct | sed 's/%//')
    
    if [ $used_percent -gt 0 ]; then
        total_millis=$((used_cores * 100 / used_percent))
        available_millis=$((total_millis - used_cores))
        
        total_cores=$(echo "scale=1; $total_millis / 1000" | bc)
        available_cores=$(echo "scale=1; $available_millis / 1000" | bc)
        
        printf "%-20s %-12s %-12s %-15s\n" "$node" "$used_cpu" "${total_cores}c" "${available_cores}c"
    else
        printf "%-20s %-12s %-12s %-15s\n" "$node" "$used_cpu" "N/A" "N/A"
    fi
done

6. 네임스페이스별 가용량 분석

리소스 쿼터 고려한 가용량

#!/bin/bash
# namespace_available_cpu.sh

echo "네임스페이스별 CPU 가용량 분석:"
printf "%-20s %-12s %-12s %-15s\n" "NAMESPACE" "QUOTA_LIMIT" "USED" "AVAILABLE"
printf "%-20s %-12s %-12s %-15s\n" "---------" "-----------" "----" "---------"

# 리소스 쿼터가 있는 네임스페이스들 확인
kubectl get resourcequota --all-namespaces -o json | jq -r '.items[] | select(.spec.hard."requests.cpu") | [.metadata.namespace, .spec.hard."requests.cpu", .status.used."requests.cpu"] | @tsv' | while read ns quota used; do
    if [[ $quota == *"m" ]]; then
        quota_millis=$(echo $quota | sed 's/m//')
    else
        quota_millis=$(($(echo $quota | sed 's/[^0-9]//g') * 1000))
    fi
    
    if [[ $used == *"m" ]]; then
        used_millis=$(echo $used | sed 's/m//')
    else
        used_millis=$(($(echo $used | sed 's/[^0-9]//g') * 1000))
    fi
    
    available_millis=$((quota_millis - used_millis))
    available_cores=$(echo "scale=1; $available_millis / 1000" | bc)
    
    printf "%-20s %-12s %-12s %-15s\n" "$ns" "$quota" "$used" "${available_cores}c"
done

# 쿼터가 없는 네임스페이스는 클러스터 전체 가용량 공유
echo
echo "리소스 쿼터가 없는 네임스페이스들은 클러스터 전체 가용량을 공유합니다."

7. 용량 계획 및 예측

워크로드 추가 시 예측

#!/bin/bash
# capacity_planning.sh

# 현재 가용량 확인
current_available=$(kubectl describe nodes | grep -A 3 "Allocated resources:" | grep cpu | awk '{allocatable+=$4; requested+=$2} END {print allocatable-requested}' | sed 's/m//')

echo "현재 가용 CPU: $(echo "scale=1; $current_available / 1000" | bc) cores"

# 새 워크로드 시뮬레이션
echo
echo "새 워크로드 배치 시뮬레이션:"
echo "추가하려는 CPU 요청량을 입력하세요 (cores): "
read new_workload_cores

new_workload_millis=$(($(echo $new_workload_cores | sed 's/\..*//') * 1000))
remaining_available=$((current_available - new_workload_millis))

if [ $remaining_available -gt 0 ]; then
    echo "✅ 배치 가능! 배치 후 남은 가용량: $(echo "scale=1; $remaining_available / 1000" | bc) cores"
else
    echo "❌ 용량 부족! 부족한 CPU: $(echo "scale=1; $((new_workload_millis - current_available)) / 1000" | bc) cores"
    echo "클러스터 확장이 필요합니다."
fi

8. 모니터링 대시보드 스크립트

실시간 가용량 모니터링

#!/bin/bash
# cpu_availability_monitor.sh

watch -n 10 '
echo "=== Kubernetes CPU 가용량 대시보드 ==="
echo "업데이트 시간: $(date)"
echo

# 노드별 요약
echo "노드별 상태:"
kubectl get nodes -o custom-columns="NAME:.metadata.name,STATUS:.status.conditions[-1].type,CPU_CAPACITY:.status.capacity.cpu,CPU_ALLOCATABLE:.status.allocatable.cpu"

echo
echo "실시간 사용량:"
kubectl top nodes 2>/dev/null || echo "메트릭 서버를 사용할 수 없습니다."

echo
echo "가용량 요약:"
total_allocatable=0
total_requested=0

for node in $(kubectl get nodes -o jsonpath="{.items[*].metadata.name}"); do
    allocatable=$(kubectl get node $node -o jsonpath="{.status.allocatable.cpu}" | sed "s/m//")
    if [[ ! $allocatable =~ ^[0-9]+$ ]]; then
        allocatable=$(($(echo $allocatable | sed "s/[^0-9]//g") * 1000))
    fi
    
    requested=$(kubectl describe node $node | grep -A 3 "Allocated resources:" | grep cpu | awk "{print \$2}" | sed "s/m.*//" | sed "s/(.*//" || echo "0")
    requested=${requested:-0}
    
    total_allocatable=$((total_allocatable + allocatable))
    total_requested=$((total_requested + requested))
done

total_available=$((total_allocatable - total_requested))
utilization=$(echo "scale=1; $total_requested / $total_allocatable * 100" | bc)

echo "전체 할당가능: $(echo "scale=1; $total_allocatable / 1000" | bc) cores"
echo "현재 요청량: $(echo "scale=1; $total_requested / 1000" | bc) cores"
echo "남은 가용량: $(echo "scale=1; $total_available / 1000" | bc) cores"
echo "사용률: ${utilization}%"

if (( $(echo "$utilization > 80" | bc -l) )); then
    echo "🔴 경고: 높은 사용률!"
elif (( $(echo "$utilization > 60" | bc -l) )); then
    echo "🟡 주의: 보통 사용률"
else
    echo "🟢 양호: 낮은 사용률"
fi
'

9. Prometheus 쿼리 (메트릭 수집 환경)

프로메테우스 쿼리 예시

# 클러스터 총 가용 CPU
sum(kube_node_status_allocatable{resource="cpu"}) - sum(kube_pod_container_resource_requests{resource="cpu"})

# 노드별 가용 CPU
kube_node_status_allocatable{resource="cpu"} - on(node) group_left() sum by(node) (kube_pod_container_resource_requests{resource="cpu"})

# 가용률 (%)
(sum(kube_node_status_allocatable{resource="cpu"}) - sum(kube_pod_container_resource_requests{resource="cpu"})) / sum(kube_node_status_allocatable{resource="cpu"}) * 100

요약:

가용량 = 할당가능 - 현재요청
kubectl describe nodes: 가장 정확한 정보
실시간 확인: kubectl top nodes + 계산
스크립트: 자동화된 전체 클러스터 분석
모니터링: 지속적인 가용량 추적 필요

가용량이 20% 미만이면 클러스터 확장을 고려해야 합니다!

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K8S Basics

1. 핵심 개념 이해

2. 기본 확인 명령어

노드별 가용량 확인

간단한 가용량 계산

3. 스크립트로 전체 클러스터 가용량 계산

완전한 가용량 분석 스크립트

4. 원라이너 명령어들

빠른 가용량 확인

5. kubectl top을 활용한 실시간 가용량

메트릭 서버 기반 확인

실시간 가용량 계산 스크립트

6. 네임스페이스별 가용량 분석

리소스 쿼터 고려한 가용량

7. 용량 계획 및 예측

워크로드 추가 시 예측

8. 모니터링 대시보드 스크립트

실시간 가용량 모니터링

9. Prometheus 쿼리 (메트릭 수집 환경)

프로메테우스 쿼리 예시

k8s container 정리

node-labeling-mgmt.py

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