Kubernetesのポッドの自動拡張および縮小とHPAの原則

実際のビジネスシナリオでは、サービスを拡張する必要があるシナリオに遭遇することがよくあります（たとえば、テストストレステスト、eコマーススパイク、大きなプロモーション、またはリソースの制約、ワークロードの削減などが原因で、サービスインスタンスの数を確認する必要があります）。拡張操作）。Kubernetesでは、Deployment / RCのスケールメカニズムを使用して、自動スケーリング操作を容易にすることができます。

Kubernetesスケーリング

Kubernetesのポッドの拡張と収縮は、手動と自動の2つのタイプに分けられます。

1.手動モード

手動モードでは、ポッドコピーの数は、kubectl scaleコマンドを使用してDeployment / RCに設定されます。ワンクリックで行えます。

例：

猫scale.yaml

---
apiVersion：apps / v1
種類：展開
メタデータ：
  名前：ops-nginx
  名前空間：ops
スペック：
  セレクタ：
    matchLabels：
      アプリ：ops-nginx
  レプリカ：1 
  テンプレート：
    メタデータ：
      ラベル：
        アプリ：ops-nginx
    スペック：
      imagePullSecrets：
      -名前：cd-registry
      コンテナ：
      -画像：harbor.ttsingops.com/nginx/nginx:1.16.0
        名前：ops-nginx

kubectl apply -f scale.yaml

kubectl get po -n ops

#Expand

kubectlスケールデプロイops-nginx -n ops --replicas 5

＃縮小操作

kubectlスケールデプロイops-nginx -n ops --replicas 2

kubectl get po -n ops

2.自動モード

ユーザーは、特定のパフォーマンスインデックスまたはPrometheusカスタムインデックスに基づいて拡張および縮小する必要があり、システムはこの範囲内のパフォーマンスインデックスに従って自動的に変更および調整します。

HAPの概要

HPA（水平ポッドオートスケーラー、ポッド水平オートスケーラー）は、Kubernetes V1.1から導入されました。CPU使用率に基づいて自動ポッド拡張および縮小の機能を実現するために使用されます。HPAコントローラーは、マスターのkube-controller-managerサービスの起動パラメーターで定義された期間に基づいており、水平ポッド自動スケーラー同期期間が定期的にターゲットポッドのCPU使用率を検出し、条件が満たされたときにRCまたはデプロイメントをチェックします。ポッドのコピー数は、ユーザー定義の平均ポッドCPU使用率を満たすように調整されます。

HPAのバージョンの進化：

HPAは現在、3つのメジャーバージョンをサポートしています：autoscaling / v1、autoscaling / v2beta1およびautuscaling / v2beta2。

これら3つのバージョンの違いは何ですか？

自動スケーリング/ v1バージョンは、1つのCPUインジケーターを備えたポッド水平スケーリングのみをサポートします。

Autoscaling / v2beta1は、カスタムインジケーターのサポートを追加します。cadvisorによって公開されたインジケーターに加えて、サードパーティが提供するQPSなどのカスタムインジケーターや、一部のサードパーティコンポーネントをサポートする他のリソースに基づく拡張もサポートします。。

自動スケーリング/ v2beta2は外部インジケーターのサポートを追加します

HPA自動拡張および縮小の原理？

KubernetesのMetrics Serverは、すべてのポッドコピーの指標データを継続的に収集します。HPAコントローラーはこれらのデータをMetrics Server API（HeapsterのAPIまたは集約API、徐々に廃止され、Metrice Serverを使用）を通じて取得し、定義されたスケーリングルールに基づいて計算して、ターゲットポッドコピーの数を取得します。ターゲットポッドのコピー数が現在のコピー数と異なる場合、HPAコントローラーはポッドのコピーコントローラー（RC / Deployment）へのスケーリング操作を開始して、ポッドコピーの数を調整し、スケーリング操作を完了します。

考え：

ポッドのCPU使用率が一定の時間内に突然増加し、すぐに減少した場合、ポッドは頻繁に伸縮しませんか？つまり、コピーの数は常に調整されます。ここには冷却サイクルがあります。各膨張および収縮後の冷却時間はどれくらいですか。

HPAでは、デフォルトの拡張冷却サイクルは3分で、収縮冷却サイクルは5分です。

冷却時間は、kube-controller-managerコンポーネントの起動パラメーターを調整することで設定できます。

--horizontal-pod-autoscaler-downscale-delay Expansion Cooling

--horizontal-pod-autoscaler-upscale-delayシュリンク冷却

例：

例を挙げて、自動拡張のためにポッドに圧力をかけます。

猫auto_scale.yaml

---
apiVersion：apps / v1
種類：展開
メタデータ：
  名前：auto-nginx
  名前空間：ops
スペック：
  セレクタ：
    matchLabels：
      アプリ：auto-nginx
  レプリカ：1
  テンプレート：
    メタデータ：
      ラベル：
        アプリ：auto-nginx
    スペック：
      imagePullSecrets：
      -名前：cd-registry
      コンテナ：
      -画像：harbor.ttsingops.com/nginx/nginx:1.16.0
        名前：auto-nginx
        リソース：
          リクエスト：
            CPU：200メートル
        ポート：
        -containerPort：80
---
＃サービス
apiVersion：v1
種類：サービス
メタデータ：
  名前：auto-nginx
  名前空間：ops
スペック：
  タイプ：NodePort
  ポート：
  -ポート：8088
    プロトコル：TCP
    targetPort: 80
    nodePort: 38088
  selector:
    app: auto-nginx

kubectl apply -f auto_scale.yaml

kubectl get svc,pod -n ops -o wide

cat auto_nginx_hpa.yaml

apiVersion: autoscaling/v1
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
  name: auto-nginx-hpa
  namespace: ops
spec:
  scaleTargetRef:
    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    name: auto-nginx
  minReplicas: 1
  maxReplicas: 8
  targetCPUUtilizationPercentage: 50