容器水平伸缩（HPA）

更新时间：2025-03-17

容器引擎 CCE 提供的 Pod 自动扩缩容功能（Horizontal Pod Autoscaler，HPA）可以根据CPU、内存度量指标自动伸缩服务的 Pod 数量，能更好的应对突发流量等场景。本文介绍如何通过百度智能云容器引擎控制台和 YAML 方式实现 Pod 自动扩缩容。

实现原理

HPA 组件每隔 15 秒会获取 Pod 的监控指标，然后根据当前指标数据、当前副本数和该指标的目标值进行计算，计算所得结果作为工作负载的期望副本数。当期望副本数与当前副本数不一致时，HPA会触发工作负载进行Pod副本数调整，从而达到自动伸缩的目的。
以 CPU 使用率为例，假设工作负载有 2 个实例，平均 CPU 使用率（当前指标数据）为 90%，自动伸缩设置的目标值为 60% 时，则自动调整的副本数为：90% * 2 /60% = 3，即由 2 个实例自动扩容为 3 个实例。

说明：

如果对一个工作负载设置了多个伸缩指标，HPA 会根据各个指标分别计算出目标副本数，取最大值进行扩缩容操作。

前提条件

已创建 CCE 集群，具体操作请参见创建CCE集群。

操作步骤

通过控制台使用HPA

方式一：为已有工作负载开启HPA

登录百度智能云管理控制台，进入产品服务 > 云原生 > 容器引擎 CCE，单击集群管理 > 集群列表，单击目标集群名称，进入"集群详情"页，在侧边栏单击自动伸缩 > 水平伸缩（HPA）。
在水平伸缩列表页面单击新建规则操作。
在“新建弹性伸缩”页面配置伸缩配置。

配置项	必选/可选	配置说明
命名空间	必选	选择伸缩规则所在的命名空间。
规则名称	必选	弹性伸缩规则的名称，最长63个字符，只能包含小写字母，数字及分割符("-")，且必须以小写字母开头，数字或小写字母结尾。
工作负载类型	必选	支持无状态部署Deployment和有状态部署Statefulset。
工作负载名称	必选	选择已选命名空间下的无状态部署或有状态部署，支持选择多个。
伸缩指标	必选	提供CPU、内存指标，支持选择多个指标。
最小Pod数	必选	Pod数量不会低于设定范围。
最大Pod数	必选	Pod数量不会超过设定范围。

说明：

支持选择多个工作负载，若选择多个工作负载，则会按照工作负载数量生成对应的伸缩规则，实际生成的伸缩规则名称为“规则名称+工作负载名称”

Pod数量会在设定的范围内自动调节，不会超出该设定范围。

单击确认，即可完成创建。

方式二：在创建工作负载过程中开启HPA

当前以创建无状态部署为例：

登录百度智能云管理控制台，进入产品服务>云原生>容器引擎 CCE，单击集群管理>集群列表，单击目标集群名称，进入"集群详情"页，在侧边栏单击工作负载>无状态部署。
在"无状态部署"页面单击新建无状态部署操作。
在“新建无状态部署-高级设置”页面勾选水平伸缩为该工作负载开启水平伸缩HPA。

配置项	必选/可选	配置说明
规则名称	必选	弹性伸缩规则的名称，最长63个字符，只能包含小写字母，数字及分割符("-")，且必须以小写字母开头，数字或小写字母结尾
伸缩指标	必选	提供CPU、内存指标，支持选择多个指标
最小Pod数	必选	Pod数量不会低于设定范围
最大Pod数	必选	Pod数量不会超过设定范围

单击完成，一个支持HPA的无状态部署就已配置完成。

通过kubectl命令使用HPA

为演示 HPA，将使用一个基于 php-apache 镜像的定制 Docker 镜像。镜像中包括一个 index.php 页面，其中包含一些可以运行 CPU 密集计算任务的代码。示例 Dockerfile 如下：

Dockerfile

1FROM php:5-apache
2
3ADD index.php /var/www/html/index.php
4
5RUN chmod a+rx index.php

示例 index.php 文件如下：

                PHP
                
            

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

前提条件

已配置 kubectl，可以在本机访问 Kubernetes 集群，详情参见通过kubectl连接集群。

步骤一：部署工作负载及服务

首先，部署一个 Deployment 运行上述 Docker 镜像并将其暴露成为一个 Kubernetes 服务（Service）

                Bash
                
                kubectl run php-apache --image=hpa-example --requests=cpu=200m --expose --port=80

service "php-apache" created
deployment "php-apache" created

步骤二：创建HPA

                Bash
                
                kubectl autoscale deployment php-apache --cpu-percent=50 --min=1 --max=10
deployment "php-apache" autoscaled

# 创建出来后，当前监控值为unknown，执行第3步后，等待1-2分钟，这里会变为正常的百分比
[root@instance-2tpjy37t ~]# kubectl get hpa
NAME         REFERENCE               TARGETS         MINPODS   MAXPODS   REPLICAS   AGE
php-apache   Deployment/php-apache   <unknown>/50%   1         10         1          5s

对应 YAML 如下：

YAML

1apiVersion: autoscaling/v2alpha1
2kind: HorizontalPodAutoscaler
3metadata:
4  name: php-apache
5  namespace: default
6spec:
7  scaleTargetRef:
8    apiVersion: apps/v1beta1
9    kind: Deployment
10    name: php-apache
11  minReplicas: 1
12  maxReplicas: 10
13  metrics:
14  - type: Resource
15    resource:
16      name: cpu
17      targetAverageUtilization: 50

字段解释：

scaleTargetRef： HPA 自动扩缩容的目标对象
minReplicas：最小 Pod 数量
maxReplicas：允许的最大 Pod 数量
metrics：度量指标
targetAverageUtilization：即设定的资源利用率，超过设定值时触发水平扩展

HPA 目前支持 3 种类型的度量指标，详情参考 kubernetes Horizontal Pod Autoscaler：

预定义指标： Pod 的 CPU 和内存使用率（内置支持）
自定义 Pod 指标： 应用程序提供的监控指标（需部署监控、自定义 metric server）
自定义 Object 指标： 和 Pod 同一个命名空间中的其它资源的监控指标（需部署监控、自定义 metric server）

步骤三：向服务增加负载，验证自动扩容

启动一个容器，并通过一个循环向php-apache服务器发送无限的查询请求（请在另一个终端中运行以下命令）

                Bash
                
                kubectl run -i --tty load-generator --image=busybox /bin/sh
 
Hit enter for command prompt
 
$ while true; do wget -q -O- http://php-apache.default.svc.cluster.local; done
 
# 输出：
OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!OK!!OK!OK!OK!OK

步骤四：观察HPA的变化

负载升高后，Deployment 的副本数量（Replicas）会开始增加

                Bash
                
                [root@instance-2tpjy37t ~]# kubectl get hpa
NAME         REFERENCE               TARGETS    MINPODS   MAXPODS   REPLICAS   AGE
php-apache   Deployment/php-apache   332%/50%   1         10         7          19m

[root@instance-2tpjy37t ~]# kubectl get deployment php-apache
NAME         DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
php-apache   7         7         7            7           19m

步骤五：停止服务负载，验证自动缩容

在生成负载的容器的终端中，输入<ctrl> + c来终止负载的产生。然后再次查看负载状态（等待几分钟时间）

                Bash
                
            

                [root@instance-2tpjy37t ~]# kubectl get hpa
NAME         REFERENCE                     TARGET       MINPODS   MAXPODS   REPLICAS   AGE
php-apache   Deployment/php-apache/scale   0% / 50%     1         10        1          11m

# 负载降低后，Pod 数量也随之减少
[root@instance-2tpjy37t ~]# kubectl get deployment php-apache
NAME         DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
php-apache   1         1         1            1           27m
            

边缘集群

容器定时水平伸缩（CronHPA）