介绍
HPA（Horizontal Pod Autoscaler）水平扩缩意味着可根据观察到的CPU、内存使用率或自定义度量标准来自动扩展或缩容Pod的数量（Deployment、StatefulSet 或其他类似资源）。与“垂直”扩缩不同，对于 K8S， 垂直扩缩意味着将更多资源（例如：内存或 CPU）分配给已经为工作负载运行的 Pod。HPA不适用于无法缩放的对象。（例如：DaemonSet）
安装Metrics Server
要实现HPA自动扩缩容需要安装Metrics Server插件
Metrics Server 官网，根据自己K8S版本安装合适的插件。
kubectl apply -f https://github.com/kubernetes-sigs/metrics-server/releases/latest/download/components.yaml
安装好以后测试如下
[root@master01 ~]# kubectl top po -n kube-system
NAME CPU(cores) MEMORY(bytes)
calico-kube-controllers-54cbfb689f-stf9f 3m 44Mi
calico-node-2v2pk 20m 178Mi
calico-node-djvsw 23m 201Mi
calico-node-gfjw9 26m 182Mi
calico-node-hhsnx 24m 176Mi
calico-node-z9mrv 28m 170Mi
coredns-65599ffb58-jx78h 2m 23Mi
metrics-server-6b7745d9f-dfk7f 5m 36Mi
部署 php-apache 服务
为了演示 HPA，首先启动一个 Deployment 用 hpa-example 镜像运行一个容器
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: php-apache
spec:selector:matchLabels:run: php-apachetemplate:metadata:labels:run: php-apachespec:containers:- name: php-apacheimage: deis/hpa-exampleports:- containerPort: 80resources:limits:cpu: 500mrequests:cpu: 200m
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: php-apachelabels:run: php-apache
spec:ports:- port: 80selector:run: php-apache
创建 HPA
使用 kubectl 创建自动扩缩器。 kubectl autoscale 创建 HPA 的命令， 该 HPA 维护由你在这些说明的第一步中创建的 php-apache Deployment 控制的 Pod 存在 1 到 20 个副本。
创建HPA：
目前支持的资源度量指标为CPU和内存，并且基本都是用CPU，内存在有一些java项目上面会有问题，比如Java项目访问量激增以后内存使用率上去了，但是访问量下来以后内存使用率并不会下来。
# 基于CPU使用率扩容的
kubectl autoscale deployment php-apache --cpu-percent=50 --min=1 --max=20
查看创建的HPA
[root@master01 ~]# kubectl get hpa
NAME REFERENCE TARGETS MINPODS MAXPODS REPLICAS AGE
php-apache Deployment/php-apache 0%/50% 1 20 1 24s
注意当前的 CPU 利用率是 0%，这是由于我们尚未发送任何请求到服务器 （TARGET 列显示了相应 Deployment 所控制的所有 Pod 的平均 CPU 利用率）。
增加负载
启动一个不同的 Pod 作为客户端。 客户端 Pod 中的容器在无限循环中运行，向 php-apache 服务发送查询。
# 在单独的终端中运行它
# 以便负载生成继续，你可以继续执行其余步骤
kubectl run -i --tty load-generator --rm --image=busybox:1.28 --restart=Never -- /bin/sh -c "while sleep 0.01; do wget -q -O- http://php-apache; done"
测试完以后按 Ctrl+C 结束
kubectl get hpa php-apache -w
负载升高HPA自动扩容
[root@master01 ~]# kubectl get hpa -w
NAME REFERENCE TARGETS MINPODS MAXPODS REPLICAS AGE
php-apache Deployment/php-apache 49%/50% 1 20 1 6m22s
php-apache Deployment/php-apache 250%/50% 1 20 1 6m30s
php-apache Deployment/php-apache 250%/50% 1 20 4 6m45s
php-apache Deployment/php-apache 250%/50% 1 20 5 7m
php-apache Deployment/php-apache 251%/50% 1 20 5 7m15s
php-apache Deployment/php-apache 249%/50% 1 20 5 7m30s
结束请求以后自动缩容
一旦 CPU 利用率降至 0，HPA 会自动将副本数缩减为 1。自动扩缩完成副本数量的改变可能需要几分钟的时间。
[root@master01 ~]# kubectl get hpa -n apps -w
NAME REFERENCE TARGETS MINPODS MAXPODS REPLICAS AGE
php-apache Deployment/php-apache 49%/50% 1 20 1 6m22s
php-apache Deployment/php-apache 250%/50% 1 20 1 6m30s
php-apache Deployment/php-apache 250%/50% 1 20 4 6m45s
php-apache Deployment/php-apache 250%/50% 1 20 5 7m
php-apache Deployment/php-apache 251%/50% 1 20 5 7m15s
php-apache Deployment/php-apache 249%/50% 1 20 5 7m30s
php-apache Deployment/php-apache 124%/50% 1 20 5 7m45s
php-apache Deployment/php-apache 0%/50% 1 20 4 8m15s
php-apache Deployment/php-apache 0%/50% 1 20 4 12m
php-apache Deployment/php-apache 0%/50% 1 20 2 12m
php-apache Deployment/php-apache 1%/50% 1 20 1 13m
查看生成的HPA yaml文件
查看命令
kubectl get hpa php-apache -oyaml
HPA yaml 文件
apiVersion: autoscaling/v2
kind: HorizontalPodAutoscaler # 资源类型
metadata:name: php-apache # HPA对象的名称是"php-apache
spec:maxReplicas: 20 # 指定了可以扩展到的最大Pod数量，这里是20个metrics:- resource:name: cpu # 度量标准的名称是CPU target:averageUtilization: 50 # 目标CPU利用率是50%type: Utilization # 度量标准的类型是利用率type: ResourceminReplicas: 1 # 这指定了可以扩展到的最小Pod数量，这里是1个scaleTargetRef:apiVersion: apps/v1 # Deployment对象的API版本kind: Deployment # 目标资源的类型是Deploymentname: php-apache # 目标资源的名称是"php-apache
基于多项度量指标和自定义度量指标自动扩缩
Pod 度量指标
这些指标从某一方面描述了 Pod， 在不同 Pod 之间进行平均，并通过与一个目标值比对来确定副本的数量。 它们的工作方式与资源度量指标非常相像，只是它们仅支持 target 类型为 AverageValue。
type: Pods
pods:metric:name: packets-per-secondtarget:type: AverageValueaverageValue: 1k
Object 度量指标
这些度量指标用于描述在相同名字空间中的别的对象，而非 Pod。 注意这些度量指标不一定来自某对象，它们仅用于描述这些对象。 对象度量指标支持的 target 类型包括 Value 和 AverageValue。 如果是 Value 类型，target 值将直接与 API 返回的度量指标比较， 而对于 AverageValue 类型，API 返回的度量值将按照 Pod 数量拆分， 然后再与 target 值比较。 下面的 YAML 文件展示了一个表示 requests-per-second 的度量指标。
type: Object
object:metric:name: requests-per-seconddescribedObject:apiVersion: networking.k8s.io/v1kind: Ingressname: main-routetarget:type: Valuevalue: 2k
基于Ingress的请求速率这样的度量标准，您可能需要实现一个自定义metrics API，该API能够监控Ingress对象的请求速率，并将这些数据暴露给Kubernetes的metrics server或HPA。然后，您可以在HPA的配置中引用这个自定义度量标准，以便根据Ingress的请求速率来自动扩展Pod。
示例：
如果你指定了多个上述类型的度量指标，HorizontalPodAutoscaler 将会依次考量各个指标。 HorizontalPodAutoscaler 将会计算每一个指标所提议的副本数量，然后最终选择一个最高值。
比如，如果你的监控系统能够提供网络流量数据，你可以通过 kubectl edit 命令将上述 Horizontal Pod Autoscaler 的定义更改为：
apiVersion: autoscaling/v2
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:name: php-apache
spec:scaleTargetRef:apiVersion: apps/v1kind: Deploymentname: php-apacheminReplicas: 1maxReplicas: 10metrics:- type: Resourceresource:name: cputarget:type: UtilizationaverageUtilization: 50 # CPU使用率- type: Podspods:metric:name: packets-per-secondtarget:type: AverageValueaverageValue: 1k # 每秒请求1000个数据包- type: Objectobject:metric:name: requests-per-seconddescribedObject:apiVersion: networking.k8s.io/v1kind: Ingressname: main-routetarget:type: Valuevalue: 10k # 请求服务总数达到每秒10000次
这样，你的 HorizontalPodAutoscaler 将会尝试确保每个 Pod 的 CPU 利用率在 50% 以内， 每秒能够服务 1000 个数据包请求， 并确保所有在 Ingress 后的 Pod 每秒能够服务的请求总数达到 10000 个。
基于与 K8S 对象无关的度量指标
例如，如果你的应用程序处理来自主机上消息队列的任务， 为了让每 30 个任务有 1 个工作者实例，你可以将下面的内容添加到 HorizontalPodAutoscaler 的配置中。
- type: Externalexternal:metric:name: queue_messages_readyselector:matchLabels:queue: "worker_tasks"target:type: AverageValueaverageValue: 30
推荐使用定制度量指标而不是外部度量指标，因为这便于让系统管理员加固定制度量指标 API。 而外部度量指标 API 可以允许访问所有的度量指标。 当暴露这些服务时，系统管理员需要仔细考虑这个问题。
