Kubernetes集群中HPA实现pod副本数量的自动扩容与缩容

Kubernetes集群可以通过Replication Controller的scale机制完成服务的扩容或缩容，实现具有伸缩性的服务。

Kubernetes集群自动伸缩分为：

• sacle手动伸缩：可参考K8s资源对象的基本管理之使用命令行的方式（升级、回滚、扩容、缩容）；
• autoscale自动伸缩：也就是本篇博文所介绍的HPA；

Kubernetes自动扩展主要分为：

• 水平扩展：针对实例数目的增减；
• 垂直扩展：也就是单个实例就可以使用的资源的增减，比如增加CPU、内存；

一、HPA简介

HPA的全称为（Horizontal Pod Autoscaling）它可以根据当前pod资源的使用率（如CPU、磁盘、内存等），进行副本数的动态的扩容与缩容，以便减轻各个pod的压力。当pod负载达到一定的阈值后，会根据扩缩容的策略生成更多新的pod来分担压力，当pod的使用比较空闲时，在稳定空闲一段时间后，还会自动减少pod的副本数量。

若要实现自动扩缩容的功能，还需要部署heapster服务，用来收集及统计资源的利用率，支持kubectl top命令，heapster服务集成在prometheus（普罗米修斯） MertricServer服务中，所以说，为了方便，我这里基于prometheus服务的环境上进行部署HPA（动态扩缩容）的服务。

可以参考博文Kubernetes的三种可视化UI界面中的第三个部署Prometheus服务，来运行prometheus服务，如果不想部署prometheus，那么可以参考github上来单独部署heapster服务。

说这么多，总之就是想要使用HPA，就必须保证，可以在master节点上执行如下命令：

[root@master ~]# kubectl top node      #查看节点的资源使用情况
NAME     CPU(cores)   CPU%   MEMORY(bytes)   MEMORY%   
master   1317m        65%    1383Mi          80%       
node01   1237m        61%    1082Mi          62%       
node02   1146m        57%    1045Mi          60%   

二、实现pod自动扩容与缩容

1）生成HPA控制器

[root@master ~]#  kubectl run php-apache --image=mirrorgooglecontainers/hpa-example --requests=cpu=200m --expose --port=80
#运行hpa资源，名称为php-apache，并设置请求CPU的资源为200m并暴露一个80端口
[root@master ~]# kubectl autoscale deployment php-apache --cpu-percent=50 --min=1 --max=10
#当hpa资源的deployment资源对象的CPU使用率达到50%时，就进行扩容，最多可以扩容到10个
[root@master ~]# kubectl get svc | grep php-apache    #查看php-apache对应的svc群集IP
php-apache   ClusterIP   10.97.45.108   <none>        80/TCP    44m
[root@master ~]#  kubectl get pod | grep php-apa    #确定当前的pod正常运行
php-apache-867f97c8cb-9mpd6   1/1     Running   0          44m

2）模拟消耗php-apache的资源，并验证pod是否会自动扩容与缩容

新开启多个终端（也可使用node节点），对php-apache的pod进行死循环请求，如下（如果你的系统资源比较充足，可以选择开启多个终端，对pod进行死循环请求，我这里开启了两个node的终端，同时请求php-apache的pod）：

[root@node01 ~]# while true; do wget -q -O- 10.97.45.108; done              #一直返回ok属于正常现象
#模拟多用户对php-apache的pod造成的并发请求

[root@master ~]# kubectl get  hpa   #查看hpa资源对cpu的占用情况
#也可使用“-w”选项对CPU资源占用情况实时监控
NAME         REFERENCE               TARGETS    MINPODS   MAXPODS   REPLICAS   AGE
php-apache   Deployment/php-apache   416%/50%   1         10        10         56m
[root@master ~]#  kubectl get pod
#在运行死循环请求一段时间后，查看pod数量，当然使用-w选项对pod的变化进行实时的监控
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
#当然最大也就只可以产生10个pod，因为我们之前规定最多产生10个pod

当停止死循环请求后，也并不会立即减少pod数量，会等一段时间后减少pod数量，防止流量再次激增。