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摘要：是如何工作的這是最近我們經(jīng)常被問到的一個問題。是一個控制循環(huán)，用于監(jiān)視和縮放部署中的。最早版本僅支持作為可監(jiān)控的度量標(biāo)準(zhǔn)。是版本以上的首選方法。
Kubernetes Autoscaling是如何工作的？這是最近我們經(jīng)常被問到的一個問題。
所以本文將從Kubernetes Autoscaling功能的工作原理以及縮放集群時可以提供的優(yōu)勢等方面進(jìn)行解釋。
什么是Autoscaling想象用水龍頭向2個水桶里裝水，我們要確保水在裝滿第一個水桶的80%時，開始注入第二個水桶。解決方法很簡單，只要在適當(dāng)?shù)奈恢迷趦蓚€水桶間裝置管道連接即可。而當(dāng)我們想要擴(kuò)大裝水量，我們只需要用這種辦法增加水桶即可。
同樣的道理放在我們的應(yīng)用或者服務(wù)上，云計算的彈性伸縮功能可以讓我們從手動調(diào)節(jié)物理服務(wù)器/虛擬機(jī)之中解放出來。那么把“水桶裝水”和“應(yīng)用消耗計算資源”相比較——
水桶 - 縮放單位 - 解釋我們縮放什么的問題
80%標(biāo)記 - 縮放的度量和觸發(fā)器 - 解釋我們什么時候縮放的問題
管道 - 實現(xiàn)縮放的操作 - 解釋我們怎樣進(jìn)行縮放的問題
我們縮放什么？在Kubernetes集群環(huán)境中，作為用戶我們一般會縮放兩個東西：
Pods - 對于某個應(yīng)用，假設(shè)我們運行X個副本（replica），當(dāng)請求超過X個Pods的處理量，我們就需要擴(kuò)展應(yīng)用。而為了使這一過程無縫工作，我們的Nodes應(yīng)該由足夠的可用資源，以便成功調(diào)度并執(zhí)行這些額外的Pads；
Nodes - 所有Nodes的總?cè)萘看砦覀兊募喝萘?。如果工作?fù)載需求超過該容量，我們就需要為集群增加節(jié)點，以確保有效調(diào)度和執(zhí)行工作負(fù)載。如果Pods不斷擴(kuò)展，那么可能會出現(xiàn)節(jié)點可用資源即將耗盡的情況，我們不得不添加更多節(jié)點來增加集群級別可用的整體資源；
什么時候縮放？一般情況下，我們會連續(xù)測量某個度量，當(dāng)度量超過閾值時，通過縮放某個資源來對其進(jìn)行操作。例如，我們可能需要測量Pod的平均CPU消耗，然后在CPU消耗超過80％時觸發(fā)縮放操作。
但是一個度量標(biāo)準(zhǔn)不適合所有用例，對于不同類型的應(yīng)用程序，度量標(biāo)準(zhǔn)可能會有所不同——對于消息隊列，處于等待狀態(tài)的消息數(shù)量可能會被作為度量標(biāo)準(zhǔn)；對于內(nèi)存密集型應(yīng)用程序，內(nèi)存消耗作為指標(biāo)可能會更合適。如果我們有一個業(yè)務(wù)應(yīng)用，該應(yīng)用每秒可處理給定容量窗格約1000個事務(wù)，那么我們可能就會選用這個指標(biāo)，并在Pods達(dá)到850以上時進(jìn)行擴(kuò)展。
以上我們只考慮了擴(kuò)展部分，但是當(dāng)工作負(fù)載使用率下降時，應(yīng)該有一種方法可以適度縮減，而不會中斷正在處理的現(xiàn)有請求。
怎樣進(jìn)行縮放？對于Pods，只需更改replication中副本的數(shù)量就可以了；而對于Nodes，我們需要有辦法調(diào)用云計算服務(wù)商的API，創(chuàng)建一個新實例并將其作為集群的一部分。
Kubernetes Autoscaling基于以上理解，我們來看看Kubernetes Autoscaling的具體實現(xiàn)和技術(shù)——
Cluster Autoscaler（集群自動縮放器）用于動態(tài)縮放集群（Nodes），它的作用是持續(xù)監(jiān)控Pods，一旦發(fā)現(xiàn)Pods無法被schedule，則基于PodConditoin進(jìn)行擴(kuò)展。這種方式比查看集群中即誒單的CPU百分比要有效很多。由于Nodes創(chuàng)建需要一分鐘或更長時間（取決于云計算服務(wù)商等因素），因此Pods可能需要一些時間才能被Schedule。
在群集內(nèi)，我們可能有多個Nodes Pool，例如用于計費應(yīng)用的Nodes Pool和用于機(jī)器學(xué)習(xí)工作負(fù)載的另一個Nodes Pool。Cluster Autoscaler提供各種標(biāo)記和方法來調(diào)整Nodes縮放行為，更多詳情請查看https://github.com/kubernetes...。
對于縮?。⊿cale down），Cluster Autoscaler會查看Nodes的平均利用率并參考其他相關(guān)因素，例如如果Pods（Pod disruption Budget）運行在無法重新調(diào)度的Node上，那么該Node無法從集群中移除。Custer Autoscaler提供了一種正常終止Nodes的方法，一般可以在10分鐘內(nèi)重新定位Pods。
HPA是一個控制循環(huán)，用于監(jiān)視和縮放部署中的Pods。這可以通過創(chuàng)建引用部署/reolication controller的HPA object來完成。 我們可以定義部署按比例調(diào)整的閾值及規(guī)模上下限。HPA最早版本GA（autoscaling/v1）僅支持CPU作為可監(jiān)控的度量標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前版本HPA處于測試階段（autoscaling/v2beta1）支持內(nèi)存和其他自定義指標(biāo)。一旦創(chuàng)建了HPA object并且它能夠查詢該窗格的指標(biāo)，就可以看到它報告了詳細(xì)信息：
$ kubectl get hpa NAME REFERENCE TARGETS MINPODS MAXPODS REPLICAS AGE helloetst-ownay28d Deployment/helloetst-ownay28d 8% / 60% 1 4 1 23h
我們可以通過為Controller Manager添加Flags來對水平Pod Autoscaler進(jìn)行一些調(diào)整：
利用Flags-horizontal-pod-autoscaler-sync-period確定hPa對于Pods組指標(biāo)的監(jiān)控頻率。默認(rèn)的周期為30秒。
兩次擴(kuò)展操作之間的默認(rèn)間隔為3分鐘，可以Flags來控制-horizontal-pod-autoscaler-upscale-delay
兩個縮小操作之間的默認(rèn)間隔為5分鐘，同樣可以通過Flags來控制-horizontal-pod-autoscaler-downscale-delay
為了衡量指標(biāo)，服務(wù)器應(yīng)該在啟用Kubernetes自定義指標(biāo)（https://github.com/kubernetes...）的同時，啟用Heapster或啟用API aggregation。API metrics server是Kubernetes1.9版本以上的首選方法。對于配置Nodes，我們應(yīng)該在群集中啟用并配置適當(dāng)?shù)腸loud provider，更多詳情查看https://kubernetes.io/docs/co...。
一些插件還有一些很不錯的插件，比如——
Vertical pod autoscaler https://github.com/kubernetes...
addon-resizer https://github.com/kubernetes...
總而言之，下次再遇到有人問“Kubernetes Autoscaling是如何工作的”？希望這篇短文能對大家的解釋有所幫助。
Kubernetes提出的一系列概念抽象，非常符合理想的分布式調(diào)度系統(tǒng)。但大量高難度技術(shù)概念，同時也形成了一條陡峭的學(xué)習(xí)曲線，直接拉高了Kubernetes的使用門檻。
好雨云開源PaaS Rainbond則將這些技術(shù)概念包裝成為“Production-Ready”的應(yīng)用，可以作為一個Kubernetes面板，開發(fā)者不需要特殊學(xué)習(xí)即可使用。包括本文中的彈性伸縮，Rainbond支持用戶進(jìn)行水平伸縮和垂直伸縮：）
除此之外，Kubernetes本身是一個容器編排工具，并不提供管理流程，而Rainbond提供現(xiàn)成的管理流程，包括DevOps、自動化運維、微服務(wù)架構(gòu)和應(yīng)用市場等，可以開箱即用。
進(jìn)一步了解：https://www.goodrain.com/scen...
Rainbond Github：https://github.com/goodrain/r...
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