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容器服务 Kubernetes 版 ACK:容器水平伸缩(HPA)

更新时间:Feb 21, 2024

如果您想基于CPU使用率、内存使用率或其他自定义指标实现Pod的自动扩缩,建议您为业务容器开启水平伸缩(HPA)功能。HPA使容器服务具备非常灵活的适应能力,在业务负载急剧飙升时快速扩容出多个Pod副本来缓解压力,也可以在业务负载变小时根据实际情况适当缩容来节省资源。整个过程自动化无需人为干预,适合服务波动较大、服务数量多且需要频繁扩缩容的业务场景,例如:电商服务、线上教育、金融服务等。

背景信息

从v1.18开始,K8s v2beta2 API允许通过HPA的behavior字段配置扩缩行为。 在behavior字段中的scaleUpscaleDown分别指定扩容和缩容行为。当您在使用HPA时,希望只进行扩容或者只进行缩容的Pod伸缩,则可以通过开启指标伸缩,单击禁止缩容或者禁止扩容来实现。

  • 默认值:均不禁止。

  • 禁止扩容:selectPolicy的值Disabled会关闭给定方向的扩容。因此使用以下策略,将会阻止扩容。

    behavior:
      scaleUp:
        selectPolicy: Disabled
  • 禁用缩容:selectPolicy的值Disabled会关闭给定方向的缩容。因此使用以下策略,将会阻止缩容。

    behavior:
      scaleDown:
        selectPolicy: Disabled

通过容器服务控制台创建HPA应用

阿里云容器服务已经集成了HPA,您可以简便地通过容器服务控制台进行创建。您可以在创建应用的时候创建HPA,也可以在已有应用的基础上开启HPA。

方式一:在创建应用过程中,开启HPA

  1. 登录容器服务管理控制台,在左侧导航栏选择集群

  2. 集群列表页面,单击目标集群名称,然后在左侧导航栏,选择工作负载 > 无状态

  3. 无状态页面单击使用镜像创建

  4. 应用基本信息页填写应用的名称等信息,然后单击下一步

    配置项

    描述

    命名空间

    在页面顶部设置应用部署所处的命名空间,默认使用default命名空间。

    应用名称

    设置应用的名称。

    副本数量

    即应用包含的Pod数量,默认数量为2。

    类型

    定义资源对象的类型,可选择无状态有状态任务定时任务守护进程集

    标签

    为该应用添加一个标签,标识该应用。

    注解

    为该应用添加一个注解(annotation)。

    时区同步

    仅ACK集群支持配置此参数,ACK Serverless集群不支持。表示容器与节点是否使用相同的时区。

  5. 容器配置页进行容器设置,选择镜像,并设置所需的资源。然后单击下一步。详情请参见配置容器

    说明

    您必须为Deployment设置所需资源,否则无法进行容器自动伸缩。

  6. 高级设置页的访问设置区域,单击服务的创建,设置服务的相关信息,详情请参见高级设置

  7. 高级设置页选中指标伸缩开启,设置伸缩的条件和配置。

    • 指标:支持CPU和内存,需要和设置的所需资源类型相同。

    • 触发条件:资源使用率的百分比,超过该使用量,容器开始扩容。有关Pod水平自动扩缩的算法,请参见算法细节

    • 最大副本数:该Deployment可扩容的容器数量上限。该值需要大于最小副本数。

    • 最小副本数:该Deployment可缩容的容器数量下限。该值需要设置为大于等于1的整数。

  8. 单击右下角的创建,一个支持HPA的Deployment就已经创建完毕。

结果验证

  1. 单击查看应用详情或者在工作负载 > 无状态中单击应用名称操作列的详情,单击容器伸缩,您可在部署的详情中查看伸缩组信息。

  2. 在实际使用环境中,应用会根据CPU负载进行伸缩。您也可在测试环境中验证弹性伸缩,通过给Pod进行CPU压测,可以发现Pod在半分钟内即可完成水平的扩展。

方式二:为已有应用开启HPA

以下以无状态应用为例,演示如何为已有应用开启HPA。

  1. 登录容器服务管理控制台,在左侧导航栏选择集群

  2. 集群列表页面,单击目标集群名称,然后在左侧导航栏,选择工作负载 > 无状态

  3. 无状态页面中单击目标应用名称。

  4. 单击容器伸缩页签,然后单击创建

  5. 创建对话框中,设置伸缩的配置。详细信息,请参见上文伸缩配置步骤

  6. 单击确定

通过kubectl命令创建HPA应用

您也可通过编排模板来手动创建HPA,并将其绑定到要伸缩的Deployment对象上,通过kubectl命令实现容器自动伸缩配置。

下面针对一个Nginx应用进行举例。

  1. 创建并复制以下内容到nginx.yml中。

    Deployment的编排模板如下。

    apiVersion: apps/v1 
    kind: Deployment
    metadata:
      name: nginx
      labels:
        app: nginx
    spec:
      replicas: 2
      selector:
        matchLabels:
          app: nginx  
      template:
        metadata:
          labels:
            app: nginx
        spec:
          containers:
          - name: nginx
            image: nginx:1.7.9 # replace it with your exactly <image_name:tags>
            ports:
            - containerPort: 80
            resources:
              requests:                         #必须设置,否则HPA无法运行。
                cpu: 500m
  2. 执行以下命令,创建Nginx应用。

    kubectl create -f nginx.yml
  3. 创建HPA。

    通过scaleTargetRef设置当前HPA绑定的对象,在本例中绑定名叫nginx的Deployment。

    1.26及以上版本的集群使用的HPA YAML详细信息

    apiVersion: autoscaling/v2
    kind: HorizontalPodAutoscaler
    metadata:
      name: nginx-hpa
    spec:
      scaleTargetRef:
        apiVersion: apps/v1
        kind: Deployment
        name: nginx
      minReplicas: 1  #需要为大于等于1的整数。
      maxReplicas: 10  #需要大于最小副本数。
      metrics:
      - type: Resource
        resource:
          name: cpu
          target:
            type: Utilization
            averageUtilization: 50
                   

    1.24及以下版本的集群使用的HPA YAML详细信息

    apiVersion: autoscaling/v2beta2
    kind: HorizontalPodAutoscaler
    metadata:
      name: nginx-hpa
    spec:
      scaleTargetRef:
        apiVersion: apps/v1
        kind: Deployment
        name: nginx
      minReplicas: 1  #需要为大于等于1的整数。
      maxReplicas: 10  #需要大于最小副本数。
      metrics:
      - type: Resource
        resource:
          name: cpu
          target:
            type: Utilization
            averageUtilization: 50
                   
    说明

    HPA需要给Pod设置request资源,如果没有request资源,HPA不会运行。

  4. 执行kubectl describe hpa <HPA的名称>会发现有类似以下的警告信息。

    Warning  FailedGetResourceMetric       2m (x6 over 4m)  horizontal-pod-autoscaler  missing request for cpu on container nginx in pod default/nginx-deployment-basic-75675f5897-mqzs7
    
    Warning  FailedComputeMetricsReplicas  2m (x6 over 4m)  horizontal-pod-autoscaler  failed to get cpu utilization: missing request for cpu on container nginx in pod default/nginx-deployment-basic-75675f5
  5. 创建好HPA后,再次执行kubectl describe hpa <HPA的名称>命令。

    可以看到以下信息,则表示HPA已经正常运行。

    Normal SuccessfulRescale 39s horizontal-pod-autoscaler New size: 1; reason: All metrics below target

    此时当Nginx的Pod的利用率超过本例中设置的50%利用率时,则会进行水平扩容,低于50%的时候会进行缩容。

相关文档

  • 有关Pod水平自动扩缩的算法,请参见算法细节

  • VPA基于Pod的资源使用情况自动为集群设置资源占用的限制,从而让集群将Pod调度到有足够资源的最佳节点上。详细信息,请参见容器垂直伸缩(VPA)