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编程问答

k8s-HPA

發(fā)布時間：2024/3/12 编程问答 33 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 k8s-HPA 小編覺得挺不錯的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個參考.

一、認識HPA

參考: https://kubernetes.io/zh/docs/tasks/run-application/horizontal-pod-autoscale/

HPA全稱是Horizontal Pod Autoscaler，中文意思是POD水平自動伸縮.
可以基于 CPU 利用率自動擴縮 ReplicationController、Deployment、ReplicaSet 和 StatefulSet 中的 Pod 數(shù)量。
除了 CPU 利用率，內(nèi)存占用外，也可以基于其他應程序提供的自定義度量指標來執(zhí)行自動擴縮。

自定義度量參考: https://github.com/kubernetes/community/blob/master/contributors/design-proposals/instrumentation/custom-metrics-api.md

Pod 自動擴縮不適用于無法擴縮的對象，比如 DaemonSet。
Pod 水平自動擴縮特性由 Kubernetes API 資源和控制器實現(xiàn)。資源決定了控制器的行為。
控制器會周期性的調(diào)整副本控制器或 Deployment 中的副本數(shù)量，以使得 Pod 的平均 CPU 利用率與用戶所設定的目標值匹配。

二、HPA工作機制

Pod 水平自動擴縮器的實現(xiàn)是一個控制回路，由控制器管理器的 --horizontal-pod-autoscaler-sync-period 參數(shù)指定周期（默認值為 15 秒）。

每個周期內(nèi)，控制器管理器根據(jù)每個 HorizontalPodAutoscaler 定義中指定的指標查詢資源利用率。控制器管理器可以從資源度量指標 API（按 Pod 統(tǒng)計的資源用量）和自定義度量指標 API（其他指標）獲取度量值。

對于按 Pod 統(tǒng)計的資源指標（如 CPU）, 控制器從資源指標 API 中獲取每一個 HorizontalPodAutoscaler 指定的 Pod 的度量值，如果設置了目標使用率，控制器獲取每個 Pod 中的容器資源使用情況，并計算資源使用率。如果設置了 target 值，將直接使用原始數(shù)據(jù)（不再計算百分比）。接下來，控制器根據(jù)平均的資源使用率或原始值計算出擴縮的比例，進而計算出目標副本數(shù)。

需要注意的是，如果 Pod 某些容器不支持資源采集，那么控制器將不會使用該 Pod 的 CPU 使用率。
如果 Pod 使用自定義指示，控制器機制與資源指標類似，區(qū)別在于自定義指標只使用原始值，而不是使用率。
如果 Pod 使用對象指標和外部指標（每個指標描述一個對象信息）。這個指標將直接根據(jù)目標設定值相比較，并生成一個上面提到的擴縮比例。在 autoscaling/v2beta2 版本 API 中，這個指標也可以根據(jù) Pod 數(shù)量平分后再計算。

通常情況下，控制器將從一系列的聚合 API（metrics.k8s.io、custom.metrics.k8s.io 和 external.metrics.k8s.io）中獲取度量值。 metrics.k8s.io API 通常由 Metrics 服務器（需要額外啟動）提供。

確認安裝metrics-server

[root@master1 ~]# kubectl get pods -n kube-system |grep metrics-server metrics-server-869ffc99cd-lz68h 1/1 Running 5 23h [root@master1 ~]# kubectl top nodes NAME CPU(cores) CPU% MEMORY(bytes) MEMORY% 192.168.122.11 357m 4% 895Mi 17% 192.168.122.12 426m 5% 910Mi 28% 192.168.122.13 353m 4% 664Mi 20% 192.168.122.14 251m 3% 408Mi 12%

三、HPA API對象

HPA的API有三個版本

[root@master1 ~]# kubectl api-versions | grep autoscal autoscaling/v1 autoscaling/v2beta1 autoscaling/v2beta2 APA版本描述

autoscaling/v1	只支持基于CPU指標的縮放
autoscaling/v2beta1	支持Resource Metrics（資源指標，如pod的CPU）和Custom Metrics（自定義指標）的縮放；
autoscaling/v2beta2	支持Resource Metrics（資源指標，如pod的CPU）和Custom Metrics（自定義指標）和ExternalMetrics（額外指標）的縮放。

四、kubectl對HPA的支持

與其他 API 資源類似，kubectl 以標準方式支持 HPA。

通過 kubectl create 命令創(chuàng)建一個 HPA 對象
通過 kubectl get hpa 命令來獲取所有 HPA 對象
通過 kubectl describe hpa 命令來查看 HPA 對象的詳細信息
通過 kubectl delete hpa 命令刪除對象。

此外，還有個簡便的命令 kubectl autoscale 來創(chuàng)建 HPA 對象。

例如，命令 kubectl autoscale rs foo --min=2 --max=5 --cpu-percent=80 將會為名為 foo 的 ReplicationSet 創(chuàng)建一個 HPA 對象，目標 CPU 使用率為 80%，副本數(shù)量配置為 2 到 5 之間。

五、HPA演示案例

參考: https://kubernetes.io/zh/docs/tasks/run-application/horizontal-pod-autoscale-walkthrough/

基于CPU的HPA

1, 構(gòu)建測試鏡像

[root@master1 ~]# vim index.php <?php$x = 0.0001;for ($i = 0; $i <= 1000000; $i++) {$x += sqrt($x);}echo "OK!"; ?> [root@master1 ~]# vim Dockerfile FROM php:5-apache COPY index.php /var/www/html/index.php RUN chmod a+rx index.php [root@master1 ~]# docker build -f Dockerfile -t 192.168.122.18/library/hpa-example:v1 .

2, 上傳到harbor

[root@master1 ~]# docker login 192.168.122.18 Username: admin Password: WARNING! Your password will be stored unencrypted in /root/.docker/config.json. Configure a credential helper to remove this warning. See https://docs.docker.com/engine/reference/commandline/login/#credentials-storeLogin Succeeded [root@master1 ~]# docker push 192.168.122.18/library/hpa-example:v1

3, 部署測試deployment

[root@master1 ~]# vim php-apache.yaml apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata:name: php-apache spec:selector:matchLabels:app: php-apachereplicas: 1template:metadata:labels:app: php-apachespec:containers:- name: php-apacheimage: 192.168.122.18/library/hpa-example:v1ports:- containerPort: 80resources:limits:cpu: 500mrequests:cpu: 200m [root@master1 ~]# kubectl apply -f php-apache.yaml deployment.apps/php-apache created

4, 驗證得到pod-IP

[root@master1 ~]# kubectl get pods -o wide NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READIN ESS GATES php-apache-665fc66c67-cfj6f 1/1 Running 0 25m 10.3.104.15 192.168.122.14 <none> <none>

得到pod-IP為10.3.104.15，此IP下面測試需要用到

5, 創(chuàng)建HPA

[root@master1 ~]# kubectl autoscale deployment php-apache --cpu-percent=50 --min=1 --max=10 horizontalpodautoscaler.autoscaling/php-apache autoscaled

說明:

–cpu-percent=50表示所有Pod的平均CPU使用率維持在50％，超過就要擴容
–min=1 --max=10表示pod數(shù)量的范圍

[root@master1 ~]# kubectl get hpa NAME REFERENCE TARGETS MINPODS MAXPODS REPLICAS AGE php-apache Deployment/php-apache 0%/50% 1 10 1 20s 看到目前CPU還是0%

6, 創(chuàng)建測試pod對其訪問

用另一個終端(我這里是master2)使用busybox鏡像產(chǎn)生一個測試pod,對10.3.104.15進行壓測

[root@master2 ~]# kubectl run busybox -it --image=busybox /bin/sh/ # while true; do wget -q -O- http://10.3.104.15; done OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!......

不斷查詢hpa狀態(tài)，大概一分鐘后才會看到效果

[root@master1 ~]# kubectl get hpa NAME REFERENCE TARGETS MINPODS MAXPODS REPLICAS AGE php-apache Deployment/php-apache 250%/50% 1 10 1 19m cpu用到250%了 [root@master1 ~]# kubectl get pods NAME READY STATUS RESTARTS AGE busybox 1/1 Running 0 3m27s php-apache-665fc66c67-8z6wj 1/1 Running 0 59s php-apache-665fc66c67-cfj6f 1/1 Running 0 26m php-apache-665fc66c67-fn4wg 1/1 Running 0 59s php-apache-665fc66c67-t9wpr 1/1 Running 0 44s php-apache-665fc66c67-zw662 1/1 Running 0 60s 也可以看到pod擴容到了5個 [root@master2 ~]# kubectl run busybox -it --image=busybox /bin/sh/ # while true; do wget -q -O- http://10.3.104.15; done OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!^ ctrl+c取消壓力測試

要等幾分鐘甚至更久后，就看到cpu與pod數(shù)量都回去了

[root@master1 ~]# kubectl get hpa NAME REFERENCE TARGETS MINPODS MAXPODS REPLICAS AGE php-apache Deployment/php-apache 0%/50% 1 10 5 22m[root@master1 ~]# kubectl get pods NAME READY STATUS RESTARTS AGE busybox 1/1 Running 0 28m php-apache-665fc66c67-t9wpr 1/1 Running 0 25m

7, 測試完后刪除

[root@master1 ~]# kubectl delete deployments.apps php-apache deployment.apps "php-apache" deleted[root@master1 ~]# kubectl delete pod busybox pod "busybox" deleted[root@master1 ~]# kubectl delete hpa php-apache horizontalpodautoscaler.autoscaling "php-apache" deleted

基于內(nèi)存的HPA

1, 創(chuàng)建測試deployment

[root@master1 ~]# vim nginx-hpa.yaml apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata:name: nginx-hpa spec:selector:matchLabels:app: nginx-hpareplicas: 1template:metadata:labels:app: nginx-hpaspec:containers:- name: nginximage: nginx:1.15-alpineports:- containerPort: 80name: httpprotocol: TCPresources:requests:cpu: 0.01memory: 25Milimits:cpu: 0.05memory: 60Mi [root@master1 ~]# kubectl apply -f nginx-hpa.yaml deployment.apps/nginx-hpa created

2, 創(chuàng)建HPA

[root@master1 ~]# vim mem-hpa.yaml apiVersion: autoscaling/v2beta1 # v2beta1版本 kind: HorizontalPodAutoscaler metadata:name: nginx-hpa spec:maxReplicas: 10minReplicas: 1 # 1-10個pod范圍內(nèi)擴容與裁剪scaleTargetRef:apiVersion: apps/v1kind: Deploymentname: nginx-hpametrics:- type: Resource resource:name: memorytargetAverageUtilization: 50 # 50%內(nèi)存利用 [root@master1 ~]# kubectl apply -f mem-hpa.yaml horizontalpodautoscaler.autoscaling/nginx-hpa created [root@master1 ~]# kubectl get hpa NAME REFERENCE TARGETS MINPODS MAXPODS REPLICAS AGE nginx-hpa Deployment/nginx-hpa 12%/50% 1 10 1 60s

3, 對pod進行測試

換一個終端(master2)，進入pod后進行dd命令測試

[root@master2 ~]# kubectl exec -it nginx-hpa-74ccf95f7d-454z5 -- /bin/sh / # dd if=/dev/zero of=/tmp/file1

4, 驗證

不斷查詢hpa狀態(tài)，大概一分鐘后才會看到效果

[root@master1 ~]# kubectl get hpa NAME REFERENCE TARGETS MINPODS MAXPODS REPLICAS AGE nginx-hpa Deployment/nginx-hpa 204%/50% 1 10 5 3m10s[root@master1 ~]# kubectl get pods NAME READY STATUS RESTARTS AGE nginx-hpa-74ccf95f7d-454z5 1/1 Running 0 6m20s nginx-hpa-74ccf95f7d-8gznw 1/1 Running 0 30s nginx-hpa-74ccf95f7d-bv4hm 1/1 Running 0 30s nginx-hpa-74ccf95f7d-g9276 1/1 Running 0 15s nginx-hpa-74ccf95f7d-xmzqs 1/1 Running 0 30s

5, 裁剪測試

ctrl+c取消后，刪除dd的文件

[root@master2 ~]# kubectl exec -it nginx-hpa-74ccf95f7d-454z5 -- /bin/sh/ # rm /tmp/file1 -rf

等幾分鐘甚至更久后，就看到cpu與pod數(shù)量都回去了

[root@master1 ~]# kubectl get hpa NAME REFERENCE TARGETS MINPODS MAXPODS REPLICAS AGE nginx-hpa Deployment/nginx-hpa 12%/50% 1 10 1 28m[root@master1 ~]# kubectl get pods NAME READY STATUS RESTARTS AGE nginx-hpa-74ccf95f7d-xmzqs 1/1 Running 0 25m

6, 測試完后刪除

[root@master1 ~]# kubectl delete deploy nginx-hpa deployment.apps "nginx-hpa" deleted[root@master1 ~]# kubectl delete hpa nginx-hpa horizontalpodautoscaler.autoscaling "nginx-hpa" deleted

寫在最后，更多功能可以自己去探索。雖然目前HPA功能還在beta版，但以后肯定會越來越成熟。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的k8s-HPA的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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