Kubernetes HPA (Horizontal Pod Autoscaler)

HPA功能概述

Pod水平自动扩缩，可以基于CPU/Memroy的使用率或者当前使用值进行自动扩缩容（kubernetes 1.6+可支持对内存扩缩），当然也基于其它自定义metrcis name进行扩缩容（kubernetes 1.6+）支持kubernetes的副本集包括deployment replicaSet ReplicationController

Pod 水平自动扩缩特性由 Kubernetes API 资源和控制器实现。资源决定了控制器的行为。控制器会周期性的调整副本控制器或 Deployment 中的副本数量，以使得 Pod 的平均 CPU 利用率与用户所设定的目标值匹配，由控制器管理器的 --horizontal-pod-autoscaler-sync-period 参数指定周期（默认值为 15 秒）

对于按 Pod 统计的资源指标（如 CPU），控制器从资源指标 API 中获取每一个 HorizontalPodAutoscaler 指定的 Pod 的度量值，如果设置了目标使用率，控制器获取每个 Pod 中的容器资源使用情况，并计算资源使用率。如果设置了 target 值，将直接使用原始数据（不再计算百分比）。接下来，控制器根据平均的资源使用率或原始值计算出扩缩的比例，进而计算出目标副本数

如果pod 使用opject指标和external指标（每个指标描述一个对象信息）。这个指标将直接跟据目标设定值相比较，并生成一个上面提到的扩缩比例。在 autoscaling/v2beta2 版本API中，这个指标也可以根据 Pod 数量平分后再计算

HPA计算方式

期望副本数 = ceil[当前副本数 * (当前指标 / 期望指标)]

如果 HorizontalPodAutoscaler 指定的是targetAverageValue 或 targetAverageUtilization，那么将会把指定 Pod 度量值的平均值做为 currentMetricValue。然而，在检查容忍度和决定最终扩缩值前，仍然会把那些无法获取指标的 Pod 统计进去

当使用CPU指标进行HPA时，任何还未就绪（例如还在初始化）状态的 Pod 或最近的指标度量值采集于就绪状态前的 Pod，该 Pod 也会被搁置。

--horizontal-pod-autoscaler-initial-readiness-delay 参数（默认为 30s）用于设置 Pod 准备时间，在此时间内的 Pod 统统被认为未就绪
--horizontal-pod-autoscaler-cpu-initialization-period 参数（默认为5分钟）用于设置 Pod 的初始化时间，在此时间内的 Pod，CPU 资源度量值将不会被采纳
--horizontal-pod-autoscaler-downscale-stabilization: kube-controller-manager 的这个参数表示缩容冷却时间。即自从上次缩容执行结束后，多久可以再次执行缩容，默认时间是 5 分钟(5m0s)，防止抖动

测试案例

创建一个测试deployment副本集，如下

kubectl apply -f php-apache.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: php-apache
spec:
  selector:
    matchLabels:
      run: php-apache
  replicas: 1
  template:
    metadata:
      labels:
        run: php-apache
    spec:
      containers:
      - name: php-apache
        image: k8s.gcr.io/hpa-example
        ports:
        - containerPort: 80
        resources:
          limits:
            cpu: 500m
            memory: 200M
          requests:
            cpu: 200m
            memory: 100M
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: php-apache
  labels:
    run: php-apache
spec:
  ports:
  - port: 80
  selector:
    run: php-apache

创建一个HPA策略，如下

kubectl apply -f hpa-v2.yaml

piVersion: autoscaling/v2beta2
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
  name: php-apache
  namespace: default
spec:
  minReplicas: 1
  maxReplicas: 10
  scaleTargetRef:
    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    name: php-apache
  metrics:
  - type: Resource
    resource:
      name: cpu
      target:
        averageUtilization: 50
        type: Utilization
  - type: Resource
    resource:
      name: memory
      target:
        averageUtilization: 80
        type: Utilization

memroy压力测试，如下

<root@HK-K8S-CP ~># kubectl exec -it php-apache-69475dc47c-9snfm -- bash
# 安装stress
root@php-apache-69475dc47c-9snfm:/var/www/html# apt-get update
Ign http://httpredir.debian.org jessie InRelease
Get:1 http://security.debian.org jessie/updates InRelease [44.9 kB]
Get:2 http://httpredir.debian.org jessie-updates InRelease [16.3 kB]                                                                                                                                            
Get:3 http://httpredir.debian.org jessie Release.gpg [1652 B]                                                                                                                                                   
Get:4 http://httpredir.debian.org jessie Release [77.3 kB]                                                                                                                                                      
Get:5 http://security.debian.org jessie/updates/main amd64 Packages [992 kB]                                                                                                                                    
Get:6 http://httpredir.debian.org jessie-updates/main amd64 Packages [20 B]                                                                                                                                     
Get:7 http://httpredir.debian.org jessie/main amd64 Packages [9098 kB]                                                                                                                                          
Fetched 10.2 MB in 37s (274 kB/s)                                                                                                                                                                               
Reading package lists... Done
W: There is no public key available for the following key IDs:
AA8E81B4331F7F50
root@php-apache-69475dc47c-9snfm:/var/www/html# apt-get install stress
Reading package lists... Done
Building dependency tree      
Reading state information... Done
The following NEW packages will be installed:
  stress
0 upgraded, 1 newly installed, 0 to remove and 102 not upgraded.
Need to get 18.5 kB of archives.
After this operation, 44.0 kB of additional disk space will be used.
Get:1 http://httpredir.debian.org/debian/ jessie/main stress amd64 1.0.1-1+deb8u1 [18.5 kB]
Fetched 18.5 kB in 0s (0 B/s)   
debconf: delaying package configuration, since apt-utils is not installed
Selecting previously unselected package stress.
(Reading database ... 12878 files and directories currently installed.)
Preparing to unpack .../stress_1.0.1-1+deb8u1_amd64.deb ...
Unpacking stress (1.0.1-1+deb8u1) ...
Setting up stress (1.0.1-1+deb8u1) ...
 
# stress 压力测试，参数解释，新建3个IO进程，3个写进程，每次写入分配50M的内存，分配后不释放，测试100秒
root@php-apache-69475dc47c-9snfm:/var/www/html# stress -i 3 --vm 3 --vm-bytes 50M --vm-hang 100 --timeout 100s
stress: info: [99] dispatching hogs: 0 cpu, 3 io, 3 vm, 0 hdd
stress: info: [99] successful run completed in 100s
 
 
#观察HPA策略，如下
<root@HK-K8S-CP ~># kubectl get hpa
NAME         REFERENCE               TARGETS    MINPODS   MAXPODS   REPLICAS   AGE
php-apache   Deployment/php-apache   168%/80%   1         10        3          105m
<root@HK-K8S-CP ~># kubectl get hpa
NAME         REFERENCE               TARGETS    MINPODS   MAXPODS   REPLICAS   AGE
php-apache   Deployment/php-apache   168%/80%   1         10        3          105m

CPU压力测试，如下

# 增加4个cpu进程，处理sqrt()函数函数，以提高系统CPU负荷
root@php-apache-69475dc47c-9snfm:/var/www/html# stress -c 4 
stress: info: [107] dispatching hogs: 4 cpu, 0 io, 0 vm, 0 hdd
 
 
<root@HK-K8S-CP ~># kubectl get hpa
NAME         REFERENCE               TARGETS          MINPODS   MAXPODS   REPLICAS   AGE
php-apache   Deployment/php-apache   9%/80%, 1%/50%   1         10        1          4h46m
<root@HK-K8S-CP ~># kubectl get hpa
NAME         REFERENCE               TARGETS             MINPODS   MAXPODS   REPLICAS   AGE
php-apache   Deployment/php-apache   10%/80%, 194%/50%   1         10        4          4h47m

posted @ 2022-05-21 13:59 MacoPlus 阅读(344) 评论(0) 收藏举报

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ParkLeah

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