Kubernetes 弹性伸缩HPA功能增强Advanced Horizontal Pod Autoscaler -介绍部署篇

2022-01-24 02:53:06

背景

WHAT（做什么）

Advanced Horizontal Pod Autoscaler（简称：AHPA）是kubernetes中HPA的功能增强. 在兼容原生HPA功能基础上，增加预测、执行模式配置、缩容控制等功能。用户可以使用AdvancedHorizontalPodAutoscaler对支持scale功能的对象（例如Deployment等）进行弹性伸缩。

WHY（为什么做）

HPA在使用方面存在不便之处：

扩缩模式不灵活：创建HPA后，资源真实扩缩后方可验证可用性
扩缩控制存在一定风险，缩容按照目标态单次执行，易造成业务抖动
针对规律性强应用，无法进行特殊处理，比如提前备容，降低扩容效率低带来的风险
支持指标需要自定义扩展，需要一定开发成本

How（怎么做）

AHPA功能分为两部分：controller和algorithm。

controller部分：HPA功能兼容、阈值触发和预测触发结果处理、扩缩模式功能、缩容控制功能等
algorithm部分：提供一个基于STL + auto-arima的预测算法实现功能
整体架构如下：

使用场景

周期性规律明显应用成本优化 --提前备容，降低容量风险

针对规律性明显的应用，一般有如下特征：

上图中，红线表示应用的入网流量(qps)，蓝线表示容器数。从图中蓝色可以看出，在qps到来前一段时间（比如：60min）已经开始备容，在qps达到峰值前资源已经ready，降低流量高峰来临时刻备容应用抖动带来的风险；在qps峰值过后，资源缓慢回收（缩容速率线性递减），避免产生浪费。通过上图可以看出，针对规律性明显应用，提前备容，缓慢缩容，最终能够保证应用稳定性的前提下达到成本优化目的。

部署

前置条件

helm v2版本大于 v2.11.0+.
预测功能依赖"阿里云云监控"，需安装"ack-alibaba-cloud-metrics-adapter"组件.

安装 && 卸载

安装chart

方式一：进入“容器服务”->"市场"->"应用目录"->"ack-advanced-horizontal-pod-autoscaler"进行安装，如下图：

方式二：

helm install ack-advanced-horizontal-pod-autoscaler -n ahpa

卸载chart

helm delete ahpa

helm参数配置

参数	说明	默认值
ahpa.replicaCount	AHPA controller 副本数	`1`
ahpa.imageTag	AHPA 镜像tag.	`v1.0`
ahpa.imagePullPolicy	AHPA 镜像拉取策略	`Always`
ahpa.ALGORITHM_SERVICE_AHPA_SVC_HOST	AHPA 算法依赖svc	`algorithm-service`
algorithm.replicaCount	算法服务副本数	`1`
algorithm.ports	算法服务端口号	`5000`
algorithm.imageTag	算法服务镜像tag	`1.0`
algorithm.imagePullPolicy	算法服务镜像拉取策略	`Always`
alibabaCloudMetricsAdapter.needcreate	是否安装alibaba-cloud-metric-adapter	`true`
crds.needcreate	是否安装crds	`true`
rbac.needcreate	是否配置rbac	`true`

使用

运行一个AHPA demo

apiVersion: autoscaling.alibabacloud.com/v1
kind: AdvancedHorizontalPodAutoscaler
metadata:
  labels:
    controller-tools.k8s.io: "1.0"
  name: ahpa-sample-original-support
  namespace: kube-system
spec:
   scaleTargetRef:
      apiVersion: extensions/v1beta1
      kind: Deployment
      name: nginx-deploy
   selector:
     matchLabels:
       app: nginx-deploy
   minReplicas: 2
   maxReplicas: 5
   # 扩缩模式,scalingUpOnly:只扩模式，observer:观察模式，auto:扩缩模式
   scaleMode: "auto"
   # 单位为分钟，预测未来60分钟所需副本数
   forecastWindow: 60
   metrics:
     - type: External
       external:
        metric:
          name: k8s_workload_cpu_util
          selector:
            matchLabels:
              k8s.cluster.id: "xxx"
              k8s.workload.name: "nginx-deploy"
              k8s.workload.type: "Deployment"
              k8s.workload.namespace: "kube-system"
              k8s.period: "100"
        target:
          type: Value
          value: 60

AHPA功能增强配置说明 && 指标支持

功能增强说明

参数	说明	默认值
scaleMode	扩缩模式，scalingUpOnly:只扩模式，observer:观察模式，auto:扩缩模式	"observer"
forecastWindow	预测未来时间窗口（分钟），0表示不使用预测功能	0

指标支持

最后

Advanced Horizontal Pod Autoscaler可针对周期性规律强的应用进行提前备容，减少扩容资源申请、应用启动耗时带来的容量风险，同时更好的支持扩缩模式和扩缩控制，增加了自动扩缩的业务的可用性。AHPA目前向白名单用户开放,申请地址：https://page.aliyun.com/form/act946163602/index.htm，欢迎大家试用并提新需求。

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