HPA：Pod水平自动伸缩（pod副本伸缩）  动态增加或减少 Pod 的副本数量

VPA：Pod垂直自动伸缩（pod资源伸缩）  动态调整 Pod 的资源请求和限制

一、Kubernetes Pod水平自动伸缩 HPA

官方网址：Pod 水平自动扩缩 | Kubernetes

1. HPA简介

HPA，全称 Horizontal Pod Autoscaler， 可以基于 CPU 利用率自动扩缩

ReplicationController、Deployment 和 ReplicaSet 中的 Pod 数量。 除了 CPU 利用率，也可以基于其他应程序提供的自定义度量指标来执行自动扩缩。

Pod 自动扩缩不适用于无法扩缩的对象，比如 DaemonSet。

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。

HPA 定期检查内存和 CPU 等指标，自动调整 Deployment 中的副本数；

实际生产中，广泛使用这四类指标：

1、Resource metrics - CPU和内存利用率指标

2、Pod metrics - 例如网络利用率和流量

3、Object metrics - 特定对象的指标，比如Ingress, 可以按每秒使用请求数来扩展容器

4、Custom metrics - 自定义监控，比如通过定义服务响应时间，当响应时间达到一定指标时自动扩容

实验环境：

k8s-master01：192.168.10.11

k8s-worker01：192.168.10.12

k8s-worker02：192.168.10.13

1. metircs-server部署

[root@master01 ~]# wget https://github.com/kubernetes-sigs/metrics-server/releases/latest/download/high-availability-1.21+.yaml

也可以离线部署：

1. 复制high-availability-1.21+.yaml到master01主机

1. 复制metrics-server.tar镜像备份文件到所有node节点，并导入镜像库

[root@worker0x ~]# docker load -i metrics-server.tar

1. 禁用证书验证

kubelet 证书需要由集群证书颁发机构签名，或者通过向 Metrics Server 传递参数 --kubelet-insecure-tls 来禁用证书验证

[root@master01 ~]# vim high-availability-1.21+.yaml

......

143       containers:

144       - args:

145         - --cert-dir=/tmp

146         - --secure-port=4443

147         - --kubelet-preferred-address-types=InternalIP,ExternalIP,Hostname

148         - --kubelet-use-node-status-port

149         - --metric-resolution=15s

150         - --kubelet-insecure-tls[华王1]     #添加此行内容

151         image: registry.k8s.io/metrics-server/metrics-server:v0.6.4

......

[root@master01 ~]# kubectl apply -f high-availability-1.21+.yaml

[root@master01 ~]# kubectl get pods -n kube-system

动态显示节点进程信息

[root@master01 ~]# kubectl top nodes[华王2] 

查看 kube-system 命名空间中所有 Pod 的资源使用情况（CPU 和内存）

[root@master01 ~]# kubectl top pods -n kube-system

1. HPA演示示例

1. 部署一个服务

[root@master01 ~]# mkdir hpa

[root@master01 ~]# cd hpa

[root@master01 hpa]# vim 01-nginx.yaml

apiVersion: apps/v1

kind: Deployment

metadata:

  labels:

    app: nginx

  name: nginx

  namespace: default

spec:

  replicas: 2

  selector:

    matchLabels:

      app: nginx

  template:

    metadata:

      labels:

        app: nginx

    spec:

      containers:

      - name: nginx

        image: nginx:1.20

        imagePullPolicy: IfNotPresent

        resources:

          requests:

            cpu: 200m

            memory: 100Mi

---

apiVersion: v1

kind: Service

metadata:

  name: nginx

  namespace: default

spec:

  type: NodePort

  ports:

  - port: 80

    targetPort: 80

  selector:

    app: nginx

[root@master01 hpa]# kubectl apply -f 01-nginx.yaml

[root@master01 hpa]# kubectl get pods

1. 创建HPA对象

这是一个 HorizontalPodAutoscaler (HPA) 对象的配置，它将控制Deployment "nginx" 的副本数量。当 CPU 使用率超过 50% 时，HPA 将自动增加 Pod 的副本数量，最高不超过 10 个。

[root@master01 hpa]# vim 02-nginx-hpa.yaml

apiVersion: autoscaling/v2

kind: HorizontalPodAutoscaler

metadata:

  name: nginx-hpa

  namespace: default

spec:

  scaleTargetRef:

    apiVersion: apps/v1

    kind: Deployment

    name: nginx

  minReplicas: 1

  maxReplicas: 10

  metrics:

  - type: Resource

    resource:

      name: cpu

      target:

        type: Utilization

        averageUtilization: 50

命令行解释：

spec:

  scaleTargetRef:                    # 指向我们要自动伸缩的目标资源

    apiVersion: apps/v1             # 目标资源的 API 版本

    kind: Deployment           # 目标资源的类型

    name: nginx                    # 目标资源的名字

  minReplicas: 1                    # Pod 的最小副本数

  maxReplicas: 10                  # Pod 的最大副本数

  metrics:                     # 定义用于触发自动伸缩操作的指标

  - type: Resource                # 度量类型为资源度量

    resource:

      name: cpu                    # 度量 CPU 使用率

      target:                # 设置目标值以触发自动伸缩

        type: Utilization             # 目标类型是利用率

        averageUtilization: 50        # 各Pod CPU平均利用率达到或超过50%

[root@master01 hpa]# kubectl apply -f 02-nginx-hpa.yaml

查看资源状态

[root@master01 hpa]# kubectl get hpa

1. 执行压测

[root@master01 hpa]# yum -y install httpd-tools

[root@master01 hpa]# kubectl get svc

[root@master01 hpa]# ab -c 1000 -n 100000000  http://192.168.10.11:32562/

打开另一个终端查看

[root@master01 ~]# kubectl get pods

查看资源状态

[root@master01 ~]# kubectl get hpa

终止压力测试查看（等一会看,耐心等待。。。）

[root@master01 hpa]# kubectl get hpa

[root@master01 ~]# kubectl get pods

CPU 利用率已经降到 0，所以 HPA 将自动缩减副本数量至 1。

因为在创建HPA时，指定了副本数范围，这里是minReplicas: 1，maxReplicas: 10。