Kubernetes - HPA-VPA - metrics介绍和安装 - HPA实验

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参考文章：(97条消息) Kubernetes-自动扩展器HPA、VPA、CA_hpa vpa_SRE运维充电站的博客-CSDN博客

HPA

VPA

官方网址：autoscaler/vertical-pod-autoscaler at master · kubernetes/autoscaler · GitHub

HPA和VPA进行扩缩容的区别：

metrics server

官方网址：autoscaler/vertical-pod-autoscaler at master · kubernetes/autoscaler · GitHub

安装Metrics Server

1、下载官方的yaml文件，并修改image为阿里云的地址

2、执行安装命令

3、测试效果

安装HPA

参考文章：(117条消息) k8s - 容器类型 - logrotate日志轮转工具 - HPA的部署 - Dashboard安装部署_k8s logrotate_Wangsh@的博客-CSDN博客

1、安装好metrics-server

2、创建HPA功能

2、生成镜像文件

3、创建php-apache.yaml 

4、创建HPA

4.1、导出hpa-example镜像，并传到每一台node节点服务器上去

4.2、然后删除pod（删除php-apache.yaml），又重启pod

5、增加负载

6、停止产生负载

参考文章：(97条消息) Kubernetes-自动扩展器HPA、VPA、CA_hpa vpa_SRE运维充电站的博客-CSDN博客

HPA

HPA 是 Horizontal Pod Autoscaler（自动扩缩容）。

它是 Kubernetes 中的一个功能，用于根据 CPU 使用率或其他指标自动调整同一 Deployment 或 ReplicaSet 中运行的 Pod 的副本数量。

在 Kubernetes 中，HorizontalPodAutoscaler 自动更新工作负载资源 （例如 Deployment 或者 StatefulSet）， 目的是自动扩缩工作负载以满足需求。

水平扩缩意味着对增加的负载的响应是部署更多的 Pods。 这与 “垂直（Vertical）” 扩缩不同，对于 Kubernetes， 垂直扩缩（VPA）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。

如果负载减少，并且 Pod 的数量高于配置的最小值，HPA会指示工作负载资源（ Deployment、StatefulSet 或其他类似资源）缩减。

水平 Pod 自动扩缩不适用于无法扩缩的对象（例如：DaemonSet。）

HPA 被实现为 Kubernetes API 资源和控制器。

资源决定了控制器的行为。在 Kubernetes 控制平面内运行的水平 Pod 自动扩缩控制器会定期调整其目标（例如：Deployment）的所需规模，以匹配观察到的指标， 例如，平均 CPU 利用率、平均内存利用率或你指定的任何其他自定义指标。

VPA

官方网址：autoscaler/vertical-pod-autoscaler at master · kubernetes/autoscaler · GitHub

使用户无需设置最新的资源限制和对容器中容器的请求。什么时候配置，它将根据使用情况自动设置请求，从而允许对节点进行适当的调度，以便适当的资源量可用于每个容器。它还将保持限制和 在初始容器配置中指定的请求。

它既可以缩小过度请求资源的 pod，也可以根据资源的使用情况请求不足的升级Pod，这些Pod 在时间。

VPA 全称 Vertical Pod Autoscaler，即垂直 Pod 自动扩缩容，可以根据容器资源使用情况自动设置 CPU 和 内存 的请求值，从而允许在节点上进行适当的调度，以便为每个 Pod 提供适当的资源。它既可以缩小过度请求资源的容器，也可以根据其使用情况随时提升资源不足的容量。

通过扩缩pod的cpu和内存的大小来提高/降低pod的处理能力

通过对pod的硬件的资源得到调整，来达到提升pod的处理能力

HPA和VPA进行扩缩容的区别：

HPV是通过改变Pod（副本）数量的

VPA是通过改变启动的Pod的cpu使用率和内存大小的

metrics server

官方网址：autoscaler/vertical-pod-autoscaler at master · kubernetes/autoscaler · GitHub

Metrics Server 是 Kubernetes 内置自动缩放管道的可扩展、高效的容器资源指标来源。

Metrics Server 从 Kubelets 收集资源指标，并通过Metrics API在 Kubernetes apiserver 中公开它们， 以供Horizo​​ntal Pod Autoscaler(HPA )和Vertical Pod Autoscaler(VPA)使用。还可以通过 访问指标 API kubectl top，从而更轻松地调试自动缩放管道

Metrics Server基于内存存储，重启后数据将全部丢失，而且它仅能留存最近收集到的指标数据，因此，如果用户期望访问历史数据， 就不得不借助于第三方的监控系统（如 Prometheus等）。

安装Metrics Server

1、下载官方的yaml文件，并修改image为阿里云的地址

安装路径：https://github.com/kubernetes-sigs/metrics-server/releases/latest/download/components.yaml

下载后需要修改components.yaml

原因是我们不能在外网下载metrics镜像

添加参数

修改后：

2、执行安装命令

传输到master上去

运行components.yaml文件

[root@master ~]# kubectl apply -f components.yaml 
serviceaccount/metrics-server created
clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/system:aggregated-metrics-reader created
clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/system:metrics-server created
rolebinding.rbac.authorization.k8s.io/metrics-server-auth-reader created
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/metrics-server:system:auth-delegator created
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/system:metrics-server created
service/metrics-server created
deployment.apps/metrics-server created
apiservice.apiregistration.k8s.io/v1beta1.metrics.k8s.io created
[root@master ~]#

查看是否启动成功

[root@master ~]# kubectl get deployment -n kube-system
NAME             READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
coredns          2/2     2            2           31h
metrics-server   1/1     1            1           12m

3、测试效果

[root@master ~]# kubectl top pod
NAME                       CPU(cores)   MEMORY(bytes)   
my-nginx-575db987b-5h7xn   0m           2Mi             
my-nginx-575db987b-nwl5h   0m           2Mi             
my-nginx-575db987b-vqngh   0m           2Mi             
myapp-pod                  0m           0Mi             
redis                      2m           7Mi             
scnginx                    0m           1Mi             
[root@master ~]#
[root@master ~]# kubectl top node
NAME     CPU(cores)   CPU%   MEMORY(bytes)   MEMORY%   
master   123m         6%     1040Mi          60%       
node1    48m          2%     899Mi           52%       
node2    41m          2%     580Mi           33%       
node3    90m          4%     740Mi           43%       
[root@master ~]# #能够使用上面的命令查看到Pod的效果，说明metrics server已经安装成功

安装HPA

参考文章：(117条消息) k8s - 容器类型 - logrotate日志轮转工具 - HPA的部署 - Dashboard安装部署_k8s logrotate_Wangsh@的博客-CSDN博客

1、安装好metrics-server

2、创建HPA功能

编辑Dockerfile和index.php

Dockerfiel文件：

FROM php:5-apache
COPY index.php /var/www/html/index.php
RUN chmod a+rx index.php

index.php:（测试HPA扩缩额能力的文件）

<?php$x = 0.0001;for ($i = 0; $i <= 1000000; $i++) {$x += sqrt($x);}echo "OK!";
?>

2、生成镜像文件

[root@master hpa]# docker build -t clay-hpa:1.0 .

创建一个链接的镜像hpa-example指向我们自己创建的clay-hpa镜像

docker tag clay-hpa:1.0 hpa-example:latest

3、创建php-apache.yaml 

[root@master hpa]# cat php-apache.yaml 
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:namespace: defaultname: php-apache
spec:selector:matchLabels:run: php-apachereplicas: 1template:metadata:labels:run: php-apachespec:containers:- name: php-apacheimage: clay-hpa:1.0ports:- containerPort: 80resources:limits:cpu: 200mrequests:cpu: 100m---apiVersion: v1
kind: Service
metadata:namespace: defaultname: php-apachelabels:run: php-apache
spec:ports:- port: 80selector:run: php-apache
[root@master hpa]#

启动php-apache.yaml文件

[root@master hpa]# kubectl apply -f php-apache.yaml  
deployment.apps/php-apache created
service/php-apache created
[root@master hpa]#

4、创建HPA

[root@master hpa]# kubectl autoscale deployment php-apache --cpu-percent=10 --min=1 --max=10
horizontalpodautoscaler.autoscaling/php-apache autoscaled
[root@master hpa]# kubectl get hpa
NAME         REFERENCE               TARGETS         MINPODS   MAXPODS   REPLICAS   AGE
php-apache   Deployment/php-apache   <unknown>/10%   1         10        0          13s
[root@master hpa]# kubectl get pod
NAME                          READY   STATUS              RESTARTS   AGE
php-apache-779bc4fcc9-2qgm4   0/1     ContainerCreating   0          61s
[root@master hpa]#

发现没有创建成功

原因是其他的node节点服务器上没有所需的hpa镜像导致的

4.1、导出hpa-example镜像，并传到每一台node节点服务器上去

[root@master ~]# docker save >hpa-example.tar clay-hpa:1.0

将它scp到每一台node节点服务器上去，防止启动的副本数量过多，其他的node节点上没有镜像

[root@master ~]# scp hpa-example.tar root@192.168.2.212:/root

传输成功

docker导入hpa-example镜像（每台node都导入）

[root@node1 ~]# docker load < hpa-example.tar 
3c816b4ead84: Loading layer [==================================================>]  58.47MB/58.47MB
b87a266e6a9c: Loading layer [==================================================>]  3.584kB/3.584kB
82bded2c3a7c: Loading layer [==================================================>]  213.6MB/213.6MB
6eb3cfd4ad9e: Loading layer [==================================================>]  3.584kB/3.584kB
b1841504f6c8: Loading layer [==================================================>]  43.04MB/43.04MB
4dd88f8a7689: Loading layer [==================================================>]  11.78kB/11.78kB
9311481e1bdc: Loading layer [==================================================>]  9.728kB/9.728kB
d89c229e40ae: Loading layer [==================================================>]   7.68kB/7.68kB
5ce59bfe8a3a: Loading layer [==================================================>]  13.82MB/13.82MB
bebcda512a6d: Loading layer [==================================================>]  4.096kB/4.096kB
588ee8a7eeec: Loading layer [==================================================>]  34.42MB/34.42MB
13ab94c9aa15: Loading layer [==================================================>]  11.78kB/11.78kB
1aab22401f12: Loading layer [==================================================>]  4.608kB/4.608kB
6f974e73bdb1: Loading layer [==================================================>]  3.584kB/3.584kB
5995ac88ad01: Loading layer [==================================================>]  4.096kB/4.096kB
Loaded image: hpa-example:latest
[root@node1 ~]#

4.2、然后删除pod（删除php-apache.yaml），又重启pod

[root@master hpa]# kubectl delete -f php-apache.yaml 
deployment.apps "php-apache" deleted
service "php-apache" deleted
[root@master hpa]# 
[root@master hpa]# kubectl apply -f php-apache.yaml 
deployment.apps/php-apache created
service/php-apache created
[root@master hpa]# kubectl get pod
NAME                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
php-apache-779bc4fcc9-4ct7p   1/1     Running   0          12s

5、增加负载

接下来，看看自动扩缩器如何对增加的负载做出反应。 为此，你将启动一个不同的 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

[root@k8s-master hpa]#  kubectl run -i --tty load-generator --rm --image=busybox:1.28 --restart=Never -- /bin/sh -"while sleep 0.01; do wget -q -O- http://10.244.2.4; done"

在增加负载的同时，使用kubectl get hpa php-apache --watch观察cpu负载情况，pod数量 

可以看到，一分钟左右，cpu的负载在不断升高，而HPA也在不断的增加pod的数量，一致到设置的最大pod数

同时，k8s集群中的php-apache的pod数量也和HPA增加的pod数一致

[root@k8s-master hpa]# kubectl get hpa php-apache --watch
NAME         REFERENCE               TARGETS   MINPODS   MAXPODS   REPLICAS   AGE
php-apache   Deployment/php-apache   1%/10%    1         10        1          18m
php-apache   Deployment/php-apache   63%/10%   1         10        1          21m
php-apache   Deployment/php-apache   199%/10%   1         10        4          21m
php-apache   Deployment/php-apache   107%/10%   1         10        8          21m
php-apache   Deployment/php-apache   51%/10%    1         10        10         22m
php-apache   Deployment/php-apache   24%/10%    1         10        10         22m
php-apache   Deployment/php-apache   22%/10%    1         10        10         22m
php-apache   Deployment/php-apache   15%/10%    1         10        10         22m
php-apache   Deployment/php-apache   1%/10%     1         10        10         23m
[root@k8s-master hpa]# kubectl get pod -o wide
NAME                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP           NODE        NOMINATED NODE   READISS GATES
php-apache-7c97954b84-27zc5   1/1     Running   0          4m11s   10.244.3.8   k8s-node3   <none>           <none
php-apache-7c97954b84-2xp8r   1/1     Running   0          4m41s   10.244.1.4   k8s-node1   <none>           <none
php-apache-7c97954b84-5tnfx   1/1     Running   0          4m26s   10.244.3.7   k8s-node3   <none>           <none
php-apache-7c97954b84-64vn7   1/1     Running   0          4m11s   10.244.1.6   k8s-node1   <none>           <none
php-apache-7c97954b84-c8wbq   1/1     Running   0          4m26s   10.244.2.4   k8s-node2   <none>           <none
php-apache-7c97954b84-gw5x8   1/1     Running   0          4m41s   10.244.2.3   k8s-node2   <none>           <none
php-apache-7c97954b84-lkk9p   1/1     Running   0          4m26s   10.244.2.5   k8s-node2   <none>           <none
php-apache-7c97954b84-lvqsj   1/1     Running   0          21m     10.244.1.3   k8s-node1   <none>           <none
php-apache-7c97954b84-rhqcv   1/1     Running   0          4m26s   10.244.1.5   k8s-node1   <none>           <none
php-apache-7c97954b84-rmx9x   1/1     Running   0          4m41s   10.244.3.6   k8s-node3   <none>           <none

6、停止产生负载

在我们创建 busybox 容器的终端中，输入 <Ctrl> + C 来终止负载的产生。

然后验证结果状态（大约一分钟后）：pod的数量显示它已经缩小了

[root@k8s-master HPA]# kubectl get hpa php-apache --watch
NAME         REFERENCE               TARGETS   MINPODS   MAXPODS   REPLICAS   AGE
php-apache   Deployment/php-apache   1%/10%    1         10        1          18m
php-apache   Deployment/php-apache   63%/10%   1         10        1          21m
php-apache   Deployment/php-apache   199%/10%   1         10        4          21m
php-apache   Deployment/php-apache   107%/10%   1         10        8          21m
php-apache   Deployment/php-apache   51%/10%    1         10        10         22m
php-apache   Deployment/php-apache   24%/10%    1         10        10         22m
php-apache   Deployment/php-apache   22%/10%    1         10        10         22m
php-apache   Deployment/php-apache   15%/10%    1         10        10         22m
php-apache   Deployment/php-apache   1%/10%     1         10        10         23m
php-apache   Deployment/php-apache   1%/10%     1         10        10         27m
php-apache   Deployment/php-apache   1%/10%     1         10        1          28m
[root@k8s-master HPA]# kubectl get pod -o wide
NAME                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE    IP            NODE        NOMINATED NODE   READINESS GATES
php-apache-7c97954b84-77fgv   1/1     Running   0          7m2s   10.244.1.13   k8s-node1   <none>           <none>
[root@k8s-master HPA]# 

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。
 

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