怎么为Kubernetes配置Pod水平自动扩展
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介 绍
Kubernetes有一个强大的功能,它能在运行的服务上进行编码并配置弹性伸缩。如果没有弹性伸缩功能,就很难适应部署的扩展和满足SLAs。这一功能称为Horizontal Pod Autoscaler (HPA)。
为什么使用HPA
使用HPA,您可以根据资源的使用情况或者自定义的指标,实现部署的自动扩展和缩减,让部署的规模接近于实际服务的负载。
HPA可以为您的服务带来两个直接的帮助:
在需要计算和内存资源时提供资源,在不需要时释放它们
按需增加/降低性能以实现SLA
HPA工作原理
HPA会根据监测到的CPU/内存利用率(资源指标),或基于第三方指标应用程序(如Prometheus、Datadog等)提供的自定义指标,自动调整副本控制器、部署或者副本集合的pods数量(定义最小和最大pods数)。HPA是一种控制回路,它的周期由Kubernetes的controller manager –horizontal-pod-autoscaler-sync-period标志控制(默认值是30s)。
HPA定义
HPA是Kubernetes中弹性伸缩API组下的一个API资源。当前稳定的版本是autoscaling/v1,它只提供了对CPU自动缩放的支持。如果您想额外获得对内存和自定义指标的支持,可以使用Beta版本autoscaling/v2beta1。
您可以在HPA API对象中看到更多信息:https://git.k8s.io/community/contributors/design-proposals/autoscaling/horizontal-pod-autoscaler.md#horizontalpodautoscaler-object
在一般情况下HPA是由kubectl来提供支持的。可以使用kubectl进行创建、管理和删除:
创建HPA:
带有manifest: kubectl create -f
没有manifest(只支持CPU):kubectl autoscale deployment hello-world –min=2 --man=5 –-cpu-percent=50
获取hpa信息:
基本信息: kubectl get hpa hello-world
细节描述: kubectl describe hpa hello-world
删除hpa:
kubectl delete hpa hello-world
下面是一个HPA manifest定义的例子:
这里使用了autoscaling/v2beta1版本,用到了cpu和内存指标
控制hello-world项目部署的自动缩放
定义了副本的最小值1
定义了副本的最大值10
当满足时调整大小:
CPU使用率超过50%
内存使用超过100Mi
安 装
在HPA可以在Kubernetes集群上使用之前,有一些元素需要在系统中安装和配置。
需 求
检查确定Kubernetes集群服务正在运行并且至少包含了这些标志:
kube-api: requestheader-client-ca-file
kubelet: read-only-port 在端口10255
kube-controller: 可选,只在需要和默认值不同时使用
horizontal-pod-autoscaler-downscale-delay:”5m0s”
horizontal-pod-autoscaler-upscale-delay:”3m0s”
horizontal-pod-autoscaler-sync-period: “30s”
对于RKE,Kubernetes集群定义,请确定您已经在服务部分添加了这些行。如果要在Rancher v2.0.X UI中执行此操作,请打开”Cluster options”- “Edit as YAML”并添加下面的定义:
要部署指标服务,您的Kubernetes集群必须要正确配置和部署。
注意:在部署和测试示例时,本文使用的是Rancher v2.0.6以及k8s v1.10.1集群
资源指标
如果HPA想要使用资源指标,那么就需要用到metrics-server包了,它在Kubernetes集群中的kube-system命名空间里。
按照下面的步骤实现:
配置kubectl连接到正确的Kubernetes集群
克隆metrics-server的Github仓库:git clone https://github.com/kubernetes-incubator/metrics-server
安装metrics-server包(假设Kubernetes升级到了1.8):kubectl create -f metrics-server/deply/1.8+/
检查metrics-server是否运行正常。在命名空间kube-system可以检查服务pod以及日志
检查是否可以从kubectl访问指标API:如果您要直接访问Kubernetes集群,请使用kubectl config的服务器URL,比如‘https://:6443’
如果您想通过Rancher访问Kubernetes集群,那么kubectl config的服务器URL就要像:https://
API路径后面加上/k8s/clusters/
自定义指标(Prometheus)
自定义指标作为一种资源,可以由许多第三方应用程序提供。我们准备在演示中使用Prometheus。假设Prometheus已经部署在您的Kubernetes集群中了,它可以从pods、节点、命名空间等等地方获得正确的指标,我们将使用Prometheus url,http://prometheus.mycompany.io,它公开于端口80。
Prometheus可以在Rancher v2.0目录中部署。如果在Kubernetes集群上没有运行,那么就在Rancher目录中部署它。
如果HPA想要使用Prometheus中的自定义指标,那么Kubernetes集群上的kube-system命名空间则需要用到k8s-prometheus-adapter。为了方便k8s-prometheus-adapter的安装,我们将使用banzai-charts提供的Helm chart。
通过下面的步骤可以使用这一chart:
在k8s集群上初始化helm
从Github仓库克隆banzai-charts:
安装prometheus-adapter,指定具体的Prometheus URL和端口
检查prometheus-adapter是否运行正常。检查服务pod和日志是在kube-system命名空间下
检查指标API是否可以从kubectl进行访问:直接访问Kubernetes集群,那么kubectl config的服务器URL就比如https://
:6443
如果是从Rancher进行访问,那么kubectl config的服务器URL就是https://
ClusterRole和ClusterRoleBinding
默认情况下,HPA将尝试通过用户的system:anonymous读取(系统的和自定义的)指标。用户需要定义view-resource-metrics以及view-custom-metrics,而ClusterRole和ClusterRoleBinding将它们分配给system:anonymous来打开对指标的读取访问。
要实现这一点,需要下面的步骤:
配置kubectl正确连接到k8s集群
复制ClusterRole和ClusterRoleBinding文件:
在Kubernetes集群上创建它们(如果你想使用自定义指标的话):
服务部署
为了让HPA正常工作,服务部署应该要有容器的资源请求定义。
我们用一个hello-world的例子来测试一下HPA是否正常工作。
我们根据下面步骤进行,第一步,正确配置kubectl连接到k8s集群,第二步,复制hello-world的部署文件。
在k8s集群上部署它
为资源或者自定义指标复制HPA
资源指标:
``` apiVersion: autoscaling/v2beta1 kind: HorizontalPodAutoscaler metadata: name: hello-world namespace: default spec: scaleTargetRef: apiVersion: extensions/v1beta1 kind: Deployment name: hello-world minReplicas: 1 maxReplicas: 10 metrics:
type: Resource resource:name: cpu targetAverageUtilization: 50
type: Resource resource: name: memory targetAverageValue: 1000Mi
自定义指标(和资源指标一样,不过需要添加自定义的cpu_system指标)
获得HPA信息和描述,并且检查资源指标是否已经显示出来:
资源指标:
自定义指标:
给我们的服务产生负载,进行弹性伸缩的测试。这里可以使用各种各样的工具(产生负载),不过这里我们使用https://github.com/rakyll/hey 向hello-world服务发出http请求,并观察弹性伸缩是否正常工作
观察自动的扩缩容
资源指标:
当cpu利用率达到目标比例时,自动扩展到2个pods
当cpu使用率达到目标值horizontal-pod-autoscaler-upscale-delay默认超过3分钟时,扩展到3个pods:
当cpu使用率降到目标值horizontal-pod-autoscaler-downscale-delay默认超过5分钟时,缩小到1个pods:
自定义指标:
当cpu利用率达到目标时扩展到2个pods:
当cpu_system利用率限制达到目标值,扩展到3个pods:
当cpu利用率限制达到目标值horizontal-pod-autoscaler-upscale-delay超过3分钟(默认),扩展到4个pods:
当所有的指标都低于目标值horizontal-pod-autoscaler-downscale-delay 超过5分钟,自动缩小到1个pods:
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新闻名称:怎么为Kubernetes配置Pod水平自动扩展
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