在 Kubernetes 中，您可以根據(jù)當(dāng)前的資源需求來擴(kuò)展工作負(fù)載。 這使您的集群能夠更靈活、更高效地對資源需求的變化做出反應(yīng)。

縮放工作負(fù)載時(shí)，可以增加或減少由工作負(fù)載，或就地調(diào)整副本可用的資源。

第一種方法稱為水平縮放，而第二種方法稱為垂直縮放。

• 水平縮放：運(yùn)行應(yīng)用的多個(gè)實(shí)例
• 垂直縮放：調(diào)整分配給容器的 CPU 和內(nèi)存資源的大小

有手動(dòng)和自動(dòng)方法可以擴(kuò)展工作負(fù)載，重點(diǎn)是自動(dòng)方法。

手動(dòng)擴(kuò)展工作負(fù)載

Kubernetes 支持手動(dòng)擴(kuò)展工作負(fù)載。可以進(jìn)行水平縮放使用 kubeclt CLI。 對于垂直縮放，需要 patch 工作負(fù)載的資源定義。

自動(dòng)擴(kuò)展工作負(fù)載

Kubernetes 也支持工作負(fù)載的自動(dòng)縮放，即自動(dòng)水平縮放和自動(dòng)垂直縮放。

Kubernetes 中的自動(dòng)縮放是指自動(dòng)更新管理一組 Pod 的對象。

水平擴(kuò)展工作負(fù)載

在 Kubernetes 中，可以使用 HorizontalPodAutoscaler （HPA）自動(dòng)水平縮放工作負(fù)載。

它被實(shí)現(xiàn)為 Kubernetes API 資源和控制器并定期調(diào)整數(shù)量副本以匹配觀察到的資源利用率，例如 CPU 或內(nèi)存使用率。

HPA工作流程

HPA

垂直擴(kuò)展工作負(fù)載

功能狀態(tài)： Kubernetes v1.25 [stable]

Kubernetes也支持使用 VerticalPodAutoscaler （VPA） 自動(dòng)垂直縮放工作負(fù)載。但與 HPA 不同的是，VPA 默認(rèn)不附帶 Kubernetes，而是一個(gè)單獨(dú)的項(xiàng)目：

VPA項(xiàng)目地址
https://github.com/kubernetes/autoscaler/tree/9f87b78df0f1d6e142234bb32e8acbd71295585a/vertical-pod-autoscaler。

安裝后，可以通過創(chuàng)建CustomResourceDefinitions（CRD），用于定義如何以及何時(shí)縮放托管副本的資源。

注意：需要將 Metrics Server 安裝到集群中，HPA 才能正常工作。

VPA工作流程：

VPA

目前，VPA可以在四種不同的模式下運(yùn)行：

原地調(diào)整大小的限制

功能狀態(tài)： Kubernetes v1.27 [alpha]

目前在不重新啟動(dòng)的情況下就地調(diào)整Pod和容器工作負(fù)載的大小需要 Kubernetes 版本 1.27 或更高版本。
此外，還需要啟用功能門：InPlaceVerticalScaling。

基于集群大小的自動(dòng)縮放

對于需要根據(jù)集群大小（例如或其他系統(tǒng)組件）進(jìn)行擴(kuò)展的工作負(fù)載，可以使用集群比例自動(dòng)縮放器，Cluster Proportional Autoscaler（CPA）。

與 VPA 一樣，CPA不是 Kubernetes 核心的一部分，而是作為其在GitHub 上擁有自己的項(xiàng)目：

CPA項(xiàng)目地址
https://github.com/kubernetes-sigs/cluster-proportional-autoscaler。

Cluster Proportional Autoscaler 監(jiān)視可調(diào)度的數(shù)量節(jié)點(diǎn)并相應(yīng)地核心和縮放目標(biāo)工作負(fù)載的副本數(shù)。

如果副本數(shù)應(yīng)保持不變，則可以使用以下命令根據(jù)群集大小垂直擴(kuò)展工作負(fù)載 Cluster Proportional Vertical Autoscaler。 該項(xiàng)目目前處于測試階段。

當(dāng)群集比例自動(dòng)縮放程序縮放工作負(fù)載的副本數(shù)時(shí)，群集比例垂直自動(dòng)縮放程序根據(jù)節(jié)點(diǎn)或核心的數(shù)量調(diào)整工作負(fù)載（例如 Deployment 或 DaemonSet）的資源請求在群集中。

事件驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)縮放

還可以根據(jù)事件擴(kuò)展工作負(fù)載，例如使用 Kubernetes 事件驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)縮放程序 （KEDA）。

KEDA

KEDA 是一個(gè)輕量級的開源 Kubernetes 事件驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)縮放器，DevOps、SRE 和 Ops 團(tuán)隊(duì)使用它來根據(jù)外部事件或觸發(fā)器水平擴(kuò)展 Pod。KEDA 有助于擴(kuò)展本機(jī) Kubernetes 自動(dòng)縮放解決方案的功能，這些解決方案依賴于標(biāo)準(zhǔn)資源指標(biāo)，如 CPU 或內(nèi)存。您可以將 KEDA 部署到 Kubernetes 集群中，并使用自定義資源定義 （CRD） 管理 Pod 的擴(kuò)展。

KEDA 是 CNCF 畢業(yè)項(xiàng)目，能夠根據(jù)要處理的事件數(shù)數(shù)量擴(kuò)展工作負(fù)載，例如隊(duì)列中的消息數(shù)。存在多種適配器可供選擇，供不同的事件源使用。

基于計(jì)劃的自動(dòng)縮放

擴(kuò)展工作負(fù)載的另一種策略是計(jì)劃擴(kuò)展操作，例如，為了減少非高峰時(shí)段的資源消耗。

與事件驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)縮放類似，這種行為可以結(jié)合使用 KEDA 和 它的 Cron 縮放控制器，允許您定義計(jì)劃，用于向內(nèi)或向外擴(kuò)展工作負(fù)載。

擴(kuò)展群集基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)

如果擴(kuò)展工作負(fù)載不足以滿足你的需求，您還可以擴(kuò)展群集基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)本身。

集群縮放

擴(kuò)展群集基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)通常意味著添加或刪除節(jié)點(diǎn). 這可以使用以下兩個(gè)可用的自動(dòng)縮放程序之一來完成：

• Cluster Autoscaler
• Karpenter

兩個(gè)擴(kuò)展器的工作方式都是監(jiān)視標(biāo)記為不可調(diào)度或未充分利用的節(jié)點(diǎn)，然后根據(jù)需要添加或刪除節(jié)點(diǎn)。

總結(jié)

Kubernetes 中的自動(dòng)縮放是指自動(dòng)更新管理Pod的工作負(fù)載，然后工作負(fù)載最終更新Pod定義來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)縮放。主要有以下幾種方案：

• HPA：水平縮放，擴(kuò)縮容Pod實(shí)例數(shù)量
• VPA：垂直縮放，擴(kuò)縮容Pod中容器的cpu或mem資源
• CPA：比例縮放，根據(jù)集群大小按比例進(jìn)行HPA
• KEDA：事件驅(qū)動(dòng)縮放，根據(jù)外部事件或觸發(fā)器水平擴(kuò)展 Pod
• 集群節(jié)點(diǎn)縮放：據(jù)需要添加或刪除集群中的worker節(jié)點(diǎn)