Kubernetes HPA：智能缩放应用以应对访问高峰
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- 摘抄：
为最坏的情况做好准备，
为最好的情况敞开心扉。
——斯鲁日特尔《莫斯科小猫》
我们都知道，应用的流量可以说是波动不定。一款应用可能会在某个时间点突然遭遇巨大的访问量，而在其他时候则可能门可罗雀。为了应对这种情况，自动化缩放服务成为了维持服务稳定性和成本效率的关键。今天我们将介绍 Kubernetes 的一个强大功能 —— 水平Pod自动伸缩（Horizontal Pod Autoscaler，简称HPA），它可以帮助我们智能地调整应用的规模。
这里也可以参考官方给的例子：https://kubernetes.io/zh-cn/docs/tasks/run-application/horizontal-pod-autoscale-walkthrough/
什么是HPA？
Kubernetes HPA 允许用户根据特定的度量，如CPU或内存利用率，自动增加或减少Pod的数量。这意味着，当应用的负载增加时，HPA可以自动启动更多的Pod来处理增加的负载。相对地，当负载降低时，它也会减少Pod的数量以节省资源。
HPA的工作原理
HPA使用 Kubernetes Metrics API 获取选定资源的当前使用情况。然后，它会将实际使用情况与我们在HPA配置中设定的目标使用率进行比较，并据此调整Pod的数量。
实施HPA的步骤
为了使用HPA，我们首先需要一个运行中的 Kubernetes 集群，并且 metrics-server 必须在集群上运行。metrics-server 用于提供资源使用信息，这对于HPA计算是否需要扩缩容至关重要。
步骤一：部署metrics-server
如果你的集群还没有运行metrics-server，可以通过以下命令进行部署：
kubectl apply -f https://github.com/kubernetes-sigs/metrics-server/releases/latest/download/components.yaml
步骤二：运行 php-apache 服务器并暴露服务
假设我们有一个简单的web应用需要部署。我们首先创建一个名为php-apache.yaml的service文件：
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: php-apache
spec:
selector:
matchLabels:
run: php-apache
template:
metadata:
labels:
run: php-apache
spec:
containers:
- name: php-apache
image: registry.k8s.io/hpa-example
ports:
- containerPort: 80
resources:
limits:
cpu: 500m
requests:
cpu: 200m
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: php-apache
labels:
run: php-apache
spec:
ports:
- port: 80
selector:
run: php-apache
使用kubectl命令部署这个应用：
kubectl apply -f php-apache.yaml
步骤三：创建HPA
现在我们的应用正在运行，我们要创建HPA以自动调整Pod的数量来应对负载变化。使用这个命令来创建HPA：
kubectl autoscale deployment php-apache --cpu-percent=50 --min=1 --max=10
在这个例子中，我们设置了HPA来监控php-apache deployment，Pod数量的最小值和最大值分别为1和10，目标CPU使用率设定为50％。
步骤四：监控HPA状态
一旦HPA创建完成，我们可以通过如下命令来监控它的状态：
kubectl get hpa
当CPU利用率超过50%时，HPA将自动增加Pod的数量直至最多10个。当负载降低，CPU利用率低于50%时，Pod的数量也会相应减少。
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。自动扩缩器如何对增加的负载做出反应。如下图所示，根据负载增加，pod数也相应的增加了。
# 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"
停止产生负载
在我们创建 busybox 容器的终端中，输入+ C 来终止负载的产生。
然后验证结果状态（时间根据硬件不同）：
# 准备好后按 Ctrl+C 结束观察
kubectl get hpa php-apache --watch
一旦 CPU 利用率降至 0，HPA 会自动将副本数缩减为 1。
结论
在现代应用部署中，HPA是一个不可或缺的工具，能够保障应用在负载波动时的稳定性，并且有助于节省成本。通过这篇文章，应该知道了如何在 Kubernetes 集群中实现HPA的基础知识和操作指南。快去实践一下吧！