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kubernetes资源对象--Horizontal Pod Autoscaling(HPA)

简介: 概念 HPA全称Horizontal Pod Autoscaling,即pod的水平自动扩展。自动扩展主要分为两种,其一为水平扩展,针对于实例数目的增减;其二为垂直扩展,即单个实例可以使用的资源的增减。

概念

HPA全称Horizontal Pod Autoscaling,即pod的水平自动扩展。自动扩展主要分为两种,其一为水平扩展,针对于实例数目的增减;其二为垂直扩展,即单个实例可以使用的资源的增减。HPA属于前者。

HPA的操作对象是RC、RS或Deployment对应的Pod,根据观察到的CPU等实际使用量与用户的期望值进行比对,做出是否需要增减实例数量的决策。

原理

它根据Pod当前系统的负载来自动水平扩容,如果系统负载超过预定值,就开始 增加Pod的个数,如果低于某个值,就自动减少Pod的个数。目前K8S的HPA只能根据CPU等资源使用情况去度量系统的负载,而且目前还依赖heapster去收集CPU的使用情况。

条件

HPA通过定期(定期轮询的时间通过–horizontal-pod-autoscaler-sync-period选项来设置,默认的时间为30秒)通过Status.PodSelector来查询pods的状态,获得pod的CPU使用率。然后,通过现有pods的CPU使用率的平均值(计算方式是最近的pod使用量(最近一分钟的平均值,从heapster中获得)除以设定的每个Pod的CPU使用率限额)跟目标使用率进行比较,并且在扩容时,还要遵循预先设定的副本数限制:MinReplicas <= Replicas <= MaxReplicas。

计算扩容后Pod的个数:sum(最近一分钟内某个Pod的CPU使用率的平均值)/CPU使用上限的整数+1

流程

1、创建HPA资源,设定目标CPU使用率限额,以及最大、最小实例数
2、收集一组中(PodSelector)每个Pod最近一分钟内的CPU使用率,并计算平均值
3、读取HPA中设定的CPU使用限额
4、计算:平均值之和/限额,求出目标调整的实例个数
5、目标调整的实例数不能超过1中设定的最大、最小实例数,如果没有超过,则扩容;超过,则扩容至最大的实例个数
6、回到2,不断循环

例外

考虑到自动扩展的决策可能需要一段时间才会生效,甚至在短时间内会引入一些噪声。例如当pod所需要的CPU负荷过大,从而运行一个新的pod进行分流,在创建过程中,系统的CPU使用量可能会有一个攀升的过程。所以,在每一次作出决策后的一段时间内,将不再进行扩展决策。对于ScaleUp而言,这个时间段为3分钟,Scaledown为5分钟。

HPA允许一定范围内的CPU使用量的不稳定,只有avg(CurrentPodsConsumption) / Target小于90%或者大于110%时才会触发扩容或缩容,避免频繁扩容、缩容造成颠簸。

为什么选择相对比率

为了简便,选用了相对比率(90%的CPU资源)而不是0.6个CPU core来描述扩容、缩容条件。如果选择使用绝对度量,用户需要保证目标(限额)要比请求使用的低,否则,过载的Pod未必能够消耗那么多,从而自动扩容永远不会被触发:假设设置CPU为1个核,那么这个pod只能使用1个核,可能Pod在过载的情况下也不能完全利用这个核,所以扩容不会发生。在修改申请资源时,还有同时调整扩容的条件,比如将1个core变为1.2core,那么扩容条件应该同步改为1.2core,真是太麻烦了,与自动扩容的目标相悖。

实例

创建Deployment

kubectl delete -f lykops-hpa-deploy.yaml
cat << EOF > lykops-hpa-deploy.yaml
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
 name: lykops-hpa-deploy
 labels:
 software: apache
 project: lykops
 app: hpa
 version: v1 
spec:
 replicas: 1 
 selector:
 matchLabels:
 name: lykops-hpa-deploy
 software: apache
 project: lykops
 app: hpa
 version: v1
 template:
 metadata:
 labels:
 name: lykops-hpa-deploy
 software: apache
 project: lykops
 app: hpa
 version: v1
 spec:
 containers:
 - name: lykops-hpa-deploy
 image: web:apache
 command: [ "sh", "/etc/run.sh" ]
 ports:
 - containerPort: 80 name: http
 protocol: TCP
 resources:
 requests:
 cpu: 0.001 memory: 4Mi
 limits:
 cpu: 0.01 memory: 16Mi
EOF
kubectl create -f lykops-hpa-deploy.yaml --record 

创建service

cat << EOF > lykops-hpa-deploy-svc.yaml
apiVersion: v1 kind: Service metadata:
 name: lykops-hpa-svc
 labels:
 software: apache
 project: lykops
 app: hpa
 version: v1
spec:
 selector:
 software: apache
 project: lykops
 app: hpa
 version: v1
 name: lykops-hpa-deploy
 ports:
 - name: http
 port: 80
 protocol: TCP
EOF
kubectl create -f lykops-hpa-deploy-svc.yaml

创建HPA

kubectl delete -f lykops-hpa.yaml
cat << EOF > lykops-hpa.yaml
apiVersion: autoscaling/v1
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
 name: lykops-hpa
 labels:
 software: apache
 project: lykops
 app: hpa
 version: v1
spec:
 scaleTargetRef:
 apiVersion: v1
 kind: Deployment
 name: lykops-hpa-deploy
 #这里只能为这三项
 minReplicas: 1
 maxReplicas: 10
 targetCPUUtilizationPercentage: 5
EOF
kubectl create -f lykops-hpa.yaml

测试

多台机器不断访问service的clusterIP地址,然后可以看出是否增加pod数了
本文转自掘金-kubernetes资源对象--Horizontal Pod Autoscaling(HPA)

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