Kubernetes集群中HPA實現pod副本數量的自動擴容與縮容

Kubernetes集群可以通過Replication Controller的scale機制完成服務的擴容或縮容，實現具有伸縮性的服務。

Kubernetes集群自動伸縮分為：

• sacle手動伸縮：可參考K8s資源對象的基本管理之使用命令行的方式（升級、回滾、擴容、縮容）；
• autoscale自動伸縮：也就是本篇博文所介紹的HPA；

Kubernetes自動擴展主要分為：

• 水平擴展：針對實例數目的增減；
• 垂直擴展：也就是單個實例就可以使用的資源的增減，比如增加CPU、內存；

一、HPA簡介

HPA的全稱為（Horizontal Pod Autoscaling）它可以根據當前pod資源的使用率（如CPU、磁盤、內存等），進行副本數的動態的擴容與縮容，以便減輕各個pod的壓力。當pod負載達到一定的閾值后，會根據擴縮容的策略生成更多新的pod來分擔壓力，當pod的使用比較空閑時，在穩定空閑一段時間后，還會自動減少pod的副本數量。

若要實現自動擴縮容的功能，還需要部署heapster服務，用來收集及統計資源的利用率，支持kubectl top命令，heapster服務集成在prometheus（普羅米修斯） MertricServer服務中，所以說，為了方便，我這里基于prometheus服務的環境上進行部署HPA（動態擴縮容）的服務。

可以參考博文Kubernetes的三種可視化UI界面中的第三個部署Prometheus服務，來運行prometheus服務，如果不想部署prometheus，那么可以參考github上來單獨部署heapster服務。

說這么多，總之就是想要使用HPA，就必須保證，可以在master節點上執行如下命令：

[root@master ~]# kubectl top node      #查看節點的資源使用情況
NAME     CPU(cores)   CPU%   MEMORY(bytes)   MEMORY%   
master   1317m        65%    1383Mi          80%       
node01   1237m        61%    1082Mi          62%       
node02   1146m        57%    1045Mi          60%   

二、實現pod自動擴容與縮容

1）生成HPA控制器

[root@master ~]#  kubectl run php-apache --image=mirrorgooglecontainers/hpa-example --requests=cpu=200m --expose --port=80
#運行hpa資源，名稱為php-apache，并設置請求CPU的資源為200m并暴露一個80端口
[root@master ~]# kubectl autoscale deployment php-apache --cpu-percent=50 --min=1 --max=10
#當hpa資源的deployment資源對象的CPU使用率達到50%時，就進行擴容，最多可以擴容到10個
[root@master ~]# kubectl get svc | grep php-apache    #查看php-apache對應的svc群集IP
php-apache   ClusterIP   10.97.45.108   <none>        80/TCP    44m
[root@master ~]#  kubectl get pod | grep php-apa    #確定當前的pod正常運行
php-apache-867f97c8cb-9mpd6   1/1     Running   0          44m

2）模擬消耗php-apache的資源，并驗證pod是否會自動擴容與縮容

新開啟多個終端（也可使用node節點），對php-apache的pod進行死循環請求，如下（如果你的系統資源比較充足，可以選擇開啟多個終端，對pod進行死循環請求，我這里開啟了兩個node的終端，同時請求php-apache的pod）：

[root@node01 ~]# while true; do wget -q -O- 10.97.45.108; done              #一直返回ok屬于正常現象
#模擬多用戶對php-apache的pod造成的并發請求

[root@master ~]# kubectl get  hpa   #查看hpa資源對cpu的占用情況
#也可使用“-w”選項對CPU資源占用情況實時監控
NAME         REFERENCE               TARGETS    MINPODS   MAXPODS   REPLICAS   AGE
php-apache   Deployment/php-apache   416%/50%   1         10        10         56m
[root@master ~]#  kubectl get pod
#在運行死循環請求一段時間后，查看pod數量，當然使用-w選項對pod的變化進行實時的監控
NAME                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
php-apache-867f97c8cb-6jsjq   1/1     Running   0          4m9s
php-apache-867f97c8cb-7xd5x   1/1     Running   0          51s
php-apache-867f97c8cb-9mpd6   1/1     Running   0          56m
php-apache-867f97c8cb-dhng7   1/1     Running   0          3m8s
php-apache-867f97c8cb-qc9hr   1/1     Running   0          2m22s
php-apache-867f97c8cb-rj494   1/1     Running   0          3m38s
php-apache-867f97c8cb-sbn9n   1/1     Running   0          3m38s
php-apache-867f97c8cb-vzfbg   1/1     Running   0          4m9s
php-apache-867f97c8cb-vzfbg   1/1     Running   0          5m19s
php-apache-867f97c8cb-vzfbg   1/1     Running   0          3m39s
#當然最大也就只可以產生10個pod，因為我們之前規定最多產生10個pod

當停止死循環請求后，也并不會立即減少pod數量，會等一段時間后減少pod數量，防止流量再次激增。