kubernetes之HPA和VPA

HPA

HPA（Horizontal Pod Autoscaling，Pod水平自动伸缩）是Kubernetes中的一个核心功能，它允许用户根据当前Pod的资源使用率（如CPU、内存等）或其他自定义指标来自动调整Pod的副本数量，以实现资源的动态扩展和缩减。

为防止等下镜像拉取失败，先下载并加载镜像至每个node上

https://hub.docker.com/

如节点k8s-node-2

[root@k8s-node-2 ~]# docker load -i hpa-example.tar

服务发布

运行 php-apache 服务器并暴露服务

为了演示 HorizontalPodAutoscaler，首先启动一个 Deployment 用 hpa-example 镜像运行一个容器，然后使用以下yaml文件将其暴露为一个服务（Service）

[root@k8s-master-1 hpa]# mkdir /hpa

[root@k8s-master-1 hpa]# cd /hpa

[root@k8s-master-1 hpa]# vim hpa.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: php-apache
spec:
  selector:
    matchLabels:
      run: php-apache
  template:
    metadata:
      labels:
        run: php-apache
    spec:
      containers:
      - name: php-apache
        image: k8s.gcr.io/hpa-example:latest
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        ports:
        - containerPort: 80
        resources:
          limits:
            cpu: 500m
          requests:
            cpu: 200m
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: php-apache
  labels:
    run: php-apache
spec:
  ports:
  - port: 80
  selector:
    run: php-apache

[root@k8s-master-1 hpa]# kubectl apply -f php-apache.yaml

deployment.apps/php-apache created

service/php-apache created

[root@k8s-master-1 hpa]# kubectl get pod -o wide

NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES

php-apache-f5b448469-kldd8 1/1 Running 0 12s 10.224.140.78 k8s-node-2 <none> <none>

创建HPA

创建一个以cpu为资源限制的HorizontalPodAutoscaler

apiVersion: autoscaling/v2
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
  name: php-apache
spec:
  scaleTargetRef: # 指定了 HPA 要调整的目标资源
    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    name: php-apache #指明了 Deployment 的名称为 php-apache。
  minReplicas: 1 #定义了 HPA 可以缩放到的最小副本数为1
  maxReplicas: 10 #定义了 HPA 可以扩展到的最大副本数为10
  metrics:
  - type: Resource
    resource:
      name: cpu #指明了具体的资源类型为 CPU
      target:
        type: Utilization #目标类型为使用率。
        averageUtilization: 50

averageUtilization: 50：定义了 CPU 使用率的目标值为 50%。这意味着，如果 php-apache Deployment 中所有 Pod 的平均 CPU 使用率超过了 50%，HPA 将增加副本数以尝试降低 CPU 使用率。相反，如果平均 CPU 使用率低于 50%，HPA 将尝试减少副本数以节省资源。

如果要以内存为限制资源，以下是一个yaml示例：

apiVersion: autoscaling/v2
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
  name: php-apache
spec:
  scaleTargetRef:
    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    name: php-apache
  minReplicas: 1
  maxReplicas: 10
  - type: Resource
    resource:
      name: memory
      target:
        type: AverageValue
        averageValue: 500Mi

检查新制作的 HorizontalPodAutoscaler 的当前状态：

[root@k8s-master-1 hpa]# kubectl get hpa

注意当前的 CPU 利用率是 0%，这是由于我们尚未发送任何请求到服务器（TARGET 列显示了相应 Deployment 所控制的所有 Pod 的平均 CPU 利用率）

此时，副本数量为1个

增加负载

[root@k8s-master-1 hpa]# kubectl run -i --tty load-generator --rm --image=busybox:latest --restart=Never -- /bin/sh -c "while sleep 0.01; do wget -q -O- http://php-apache; done"

启动一个不同的 Pod 作为客户端。客户端 Pod 中的容器在无限循环中运行，向 php-apache 服务发送查询。

这条 kubectl run 命令用于在 Kubernetes 集群中启动一个临时的 busybox 容器，该容器会不断地向 http://php-apache 发送 HTTP GET 请求，模拟一个负载生成器。

这时，由于请求增多，CPU 利用率持续上升，

可以看到，Deployment 的副本数量已经增长到了 6个

停止产生负载

在创建 busybox 容器的终端中，输入 <Ctrl> + C 来终止负载的产生。

证结果状态（大约一分钟后）：

一旦 CPU 利用率降至 0，HPA 会自动将副本数缩减为 1

VPA

VPA（Vertical Pod Autoscaler）即垂直Pod自动扩缩容，是Kubernetes中一种用于自动调节Pod中容器资源请求（CPU和内存）的工具。

VPA根据Pod的实际使用情况自动调整其CPU和内存资源请求，以确保应用程序具有足够的资源运行，并同时避免资源的浪费。

与Horizontal Pod Autoscaler（HPA）不同，VPA通过调整单个Pod的资源请求来应对负载变化，主要关注于单个Pod内部资源的垂直扩展。