Panduan HorizontalPodAutoscaler
HorizontalPodAutoscaler secara otomatis akan memperbanyak jumlah Pod di dalam ReplicationController, Deployment, ReplicaSet ataupun StatefulSet berdasarkan hasil observasi penggunaan CPU (atau, dengan metrik khusus, pada beberapa aplikasi yang menyediakan metrik).
Laman ini memandu kamu dengan contoh pengaktifan HorizontalPodAutoscaler untuk server php-apache. Untuk informasi lebih lanjut tentang perilaku HorizontalPodAutoscaler, lihat Petunjuk pengguna HorizontalPodAutoscaler.
Contoh dibawah ini membutuhkan klaster Kubernetes dan kubectl di versi 1.2 atau yang lebih baru yang sedang berjalan. Server metrik sebagai pemantauan perlu diluncurkan di dalam sebuah klaster untuk menyediakan metrik melalui metrik API sumber daya, karena HorizontalPodAutoscaler menggunakan API ini untuk mengumpulkan metrik. Petunjuk untuk menerapkan server metrik ada di repositori GitHub dari server metrik, jika kamu mengikuti petunjuk memulai panduan GCE, metrik-pemantauan server akan diaktifkan secara default
Untuk menentukan beberapa metrik sumber daya untuk HorizontalPodAutoscaler, kamu harus memiliki klaster Kubernetes dan kubectl di versi 1.6 atau yang lebih baru. Selanjutnya, untuk menggunakan metrik khusus, klaster kamu harus dapat berkomunikasi dengan server API yang menyediakan API metrik khusus. Terakhir, untuk menggunakan metrik yang tidak terkait dengan objek Kubernetes apa pun, kamu harus memiliki klaster Kubernetes pada versi 1.10 atau yang lebih baru, dan kamu harus dapat berkomunikasi dengan server API yang menyediakan API metrik eksternal. Lihat Panduan pengguna HorizontalPodAutoscaler untuk detail lebih lanjut.
Menjalankan & mengekspos server php-apache
Untuk mendemonstrasikan HorizontalPodAutoscaler kita akan menggunakan image Docker khusus berdasarkan image php-apache. Dockerfile memiliki konten berikut:
FROM php:5-apache
ADD index.php /var/www/html/index.php
RUN chmod a+rx index.php
Bagian ini mendefinisikan laman index.php yang melakukan beberapa komputasi intensif CPU:
<?php
$x = 0.0001;
for ($i = 0; $i <= 1000000; $i++) {
$x += sqrt($x);
}
echo "OK!";
?>
Pertama, kita akan memulai Deployment yang menjalankan image dan mengeksposnya sebagai Service menggunakan konfigurasi berikut:
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: php-apache
spec:
selector:
matchLabels:
run: php-apache
replicas: 1
template:
metadata:
labels:
run: php-apache
spec:
containers:
- name: php-apache
image: k8s.gcr.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
Jalankan perintah berikut:
kubectl apply -f https://k8s.io/examples/application/php-apache.yaml
deployment.apps/php-apache created
service/php-apache created
Membuat HorizontalPodAutoscaler
Sekarang server sudah berjalan, selanjutnya kita akan membuat autoscaler menggunakan
kubectl autoscale.
Perintah berikut akan membuat HorizontalPodAutoscaler yang mengelola antara 1 dan 10 replika Pod yang dikontrol oleh Deployment php-apache yang kita buat pada langkah pertama instruksi ini.
Secara kasar, HPA akan menambah dan mengurangi jumlah replika
(melalui Deployment) untuk mempertahankan pemakaian CPU rata-rata di semua Pod sebesar 50%
(karena setiap Pod meminta 200 mili-core menurut kubectl run), ini berarti penggunaan CPU rata-rata adalah 100 mili-core).
Lihat ini untuk detail lebih lanjut tentang algoritmanya.
kubectl autoscale deployment php-apache --cpu-percent=50 --min=1 --max=10
horizontalpodautoscaler.autoscaling/php-apache autoscaled
Kita dapat memeriksa status autoscaler saat ini dengan menjalankan:
kubectl get hpa
NAME REFERENCE TARGET MINPODS MAXPODS REPLICAS AGE
php-apache Deployment/php-apache/scale 0% / 50% 1 10 1 18s
Harap dicatat bahwa konsumsi CPU saat ini adalah 0% karena kita tidak mengirimkan permintaan apa pun ke server
(kolom TARGET menunjukkan nilai rata-rata di semua Pod yang dikontrol oleh Deployment yang sesuai).
Menambahkan beban
Sekarang, kita akan melihat bagaimana autoscaler bereaksi terhadap peningkatan beban. Kita akan memulai sebuah Container, dan mengirimkan perulangan kueri tak terbatas ke Service php-apache (jalankan di terminal yang berbeda):
kubectl run -it --rm load-generator --image=busybox /bin/sh
Hit enter for command prompt
while true; do wget -q -O- http://php-apache; done
Dalam satu menit atau lebih, kita akan melihat beban CPU yang lebih tinggi dengan menjalankan:
kubectl get hpa
NAME REFERENCE TARGET MINPODS MAXPODS REPLICAS AGE
php-apache Deployment/php-apache/scale 305% / 50% 1 10 1 3m
Di sini, konsumsi CPU meningkat hingga 305% dari permintaan. Hasilnya, Deployment mengubah ukurannya menjadi 7 replika:
kubectl get deployment php-apache
NAME READY UP-TO-DATE AVAILABLE AGE
php-apache 7/7 7 7 19m
Catatan: Mungkin perlu beberapa menit untuk menstabilkan jumlah replika. Karena jumlah bebannya tidak dikendalikan dengan cara apa pun, yang mungkin terjadi adalah jumlah replika akhir akan berbeda dari contoh.
Menghentikan beban
Kita akan menyudahi contoh dengan menghentikan beban pengguna.
Di terminal tempat kita membuat Container dengan image busybox, hentikan
pembangkitan beban dengan mengetik <Ctrl> + C.
Kemudian kita akan memverifikasi status hasil (setelah satu menit atau lebih):
kubectl get hpa
NAME REFERENCE TARGET MINPODS MAXPODS REPLICAS AGE
php-apache Deployment/php-apache/scale 0% / 50% 1 10 1 11m
kubectl get deployment php-apache
NAME READY UP-TO-DATE AVAILABLE AGE
php-apache 1/1 1 1 27m
Di sini penggunaan CPU turun menjadi 0, sehingga HPA secara otomatis melakukan penyekalaan jumlah replika kembali menjadi 1.
Catatan: Penyekalaan otomatis replika mungkin memerlukan waktu beberapa menit.
Penyekalaan otomatis pada metrik multipel dan metrik kustom
Kamu dapat memperkenalkan metrik tambahan untuk digunakan saat melakukan penyekalaan otomatis pada Deployment php-apache dengan menggunakan versi API autoscaling / v2beta2.
Pertama, dapatkan YAML HorizontalPodAutoscaler kamu dalam bentuk autoscaling / v2beta2:
kubectl get hpa.v2beta2.autoscaling -o yaml > /tmp/hpa-v2.yaml
Buka berkas /tmp/hpa-v2.yaml di editor, dan kamu akan melihat YAML yang terlihat seperti ini:
apiVersion: autoscaling/v2beta2
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
name: php-apache
spec:
scaleTargetRef:
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
name: php-apache
minReplicas: 1
maxReplicas: 10
metrics:
- type: Resource
resource:
name: cpu
target:
type: Utilization
averageUtilization: 50
status:
observedGeneration: 1
lastScaleTime: <some-time>
currentReplicas: 1
desiredReplicas: 1
currentMetrics:
- type: Resource
resource:
name: cpu
current:
averageUtilization: 0
averageValue: 0
Perhatikan bahwa kolom targetCPUUtilizationPercentage telah diganti dengan himpunan yang disebut metrics.
Metrik penggunaan CPU adalah resource metric, merepresentasikan sebagai persentase sumber daya
ditentukan pada Container Pod. Perhatikan bahwa kamu dapat menentukan metrik sumber daya selain CPU. Secara bawaan,
satu-satunya metrik sumber daya lain yang didukung adalah memori. Sumber daya ini tidak mengubah nama dari klaster
ke klaster, dan harus selalu tersedia, selama API metrics.k8s.io tersedia.
Kamu juga dapat menentukan metrik sumber daya dalam nilai secara langsung, bukan sebagai persentase dari
nilai yang diminta, dengan menggunakan target.type dari AverageValue sebagai ganti Utilization, dan
menyetel field target.averageValue yang sesuai, bukan target.averageUtilization.
Ada dua jenis metrik lainnya, keduanya dianggap sebagai metrik khusus: metrik Pod dan metrik objek. Metrik ini memungkinkan untuk memiliki nama yang spesifik untuk klaster, dan membutuhkan lebih banyak pengaturan pemantauan klaster lanjutan.
Jenis metrik alternatif yang pertama adalah metrik Pod. Metrik ini mendeskripsikan Pod, dan
dirata-ratakan bersama di seluruh Pod dan dibandingkan dengan nilai target untuk menentukan jumlah replika.
Mereka bekerja seperti metrik sumber daya, kecuali bahwa mereka hanya mendukung jenis target dari AverageValue.
Metrik Pod ditentukan menggunakan blok metrik seperti ini:
type: Pods
pods:
metric:
name: packets-per-second
target:
type: AverageValue
averageValue: 1k
Jenis metrik alternatif kedua adalah metrik objek. Metrik ini mendeskripsikan perbedaan
objek di Namespace yang sama, bukan mendeskripsikan Pod. Metriknya belum tentu
diambil dari objek; mereka hanya mendeskripsikannya. Metrik objek mendukung jenis target
baik Value dan AverageValue. Dengan Value, target dibandingkan langsung dengan yang dikembalikan
metrik dari API. Dengan AverageValue, nilai yang dikembalikan dari API metrik khusus dibagi
dengan jumlah Pod sebelum dibandingkan dengan target. Contoh berikut adalah YAML
representasi dari metrik requests-per-second.
type: Object
object:
metric:
name: requests-per-second
describedObject:
apiVersion: networking.k8s.io/v1beta1
kind: Ingress
name: main-route
target:
type: Value
value: 2k
Jika kamu memberikan beberapa blok metrik seperti itu, HorizontalPodAutoscaler akan mempertimbangkan setiap metrik secara bergantian. HorizontalPodAutoscaler akan menghitung jumlah replika yang diusulkan untuk setiap metrik, lalu memilih satu dengan jumlah replika tertinggi.
Misalnya, jika sistem pemantauan kamu mengumpulkan metrik tentang lalu lintas jaringan,
kamu dapat memperbarui definisi di atas menggunakan kubectl edit agar terlihat seperti ini:
apiVersion: autoscaling/v2beta2
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
name: php-apache
spec:
scaleTargetRef:
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
name: php-apache
minReplicas: 1
maxReplicas: 10
metrics:
- type: Resource
resource:
name: cpu
target:
type: Utilization
averageUtilization: 50
- type: Pods
pods:
metric:
name: packets-per-second
target:
type: AverageValue
averageValue: 1k
- type: Object
object:
metric:
name: requests-per-second
describedObject:
apiVersion: networking.k8s.io/v1beta1
kind: Ingress
name: main-route
target:
type: Value
value: 10k
status:
observedGeneration: 1
lastScaleTime: <some-time>
currentReplicas: 1
desiredReplicas: 1
currentMetrics:
- type: Resource
resource:
name: cpu
current:
averageUtilization: 0
averageValue: 0
- type: Object
object:
metric:
name: requests-per-second
describedObject:
apiVersion: networking.k8s.io/v1beta1
kind: Ingress
name: main-route
current:
value: 10k
Kemudian, HorizontalPodAutoscaler kamu akan mencoba memastikan bahwa setiap Pod mengonsumsi kira-kira 50% dari CPU yang diminta, melayani 1000 paket per detik, dan semua Pod berada di belakang Ingress rute utama melayani total 10.000 permintaan per detik.
Penyekalaan otomatis pada metrik yang lebih spesifik
Banyak pipeline metrik memungkinkan kamu mendeskripsikan metrik baik berdasarkan nama atau kumpulan tambahan
deskriptor yang disebut labels. Untuk semua jenis metrik non-sumber daya (Pod, objek, dan eksternal,
dijelaskan seperti dibawah), kamu dapat menentukan pemilih label tambahan yang diteruskan ke pipa metrik kamu. Misalnya, jika kamu mengumpulkan metrik http_requests dengan label verb
, kamu dapat menentukan blok metrik berikut untuk diskalakan hanya pada permintaan GET:
type: Object
object:
metric:
name: http_requests
selector: {matchLabels: {verb: GET}}
Selector ini menggunakan sintaksis yang sama dengan selector lengkap label Kubernetes. Pipa pemantauan
menentukan cara mengecilkan beberapa seri menjadi satu nilai, jika nama dan pemilih cocok dengan
beberapa seri. Selektor bersifat aditif, dan tidak dapat memilih metrik yang mendeskripsikan objek
yang bukan objek target (target pod dalam kasus tipe Pod, dan objek yang dijelaskan dalam kasus tipe Objek).
Penyekalaan otomatis pada metrik yang tidak terkait dengan objek Kubernetes
Aplikasi yang berjalan di Kubernetes mungkin perlu melakukan penyekalaan otomatis berdasarkan metrik yang tidak memiliki hubungan yang jelas dengan objek apa pun di klaster Kubernetes, seperti metrik yang mendeskripsikan layanan yang dihosting tanpa korelasi langsung dengan namespace Kubernetes. Di Kubernetes 1.10 dan yang lebih baru, kamu dapat menangani kasus penggunaan ini dengan metrik eksternal.
Menggunakan metrik eksternal membutuhkan pengetahuan tentang sistem pemantauanmu; penyiapannya mirip dengan yang diperlukan saat menggunakan metrik khusus. Metrik eksternal memungkinkan kamu menskalakan klaster kamu secara otomatis berdasarkan metrik apa pun yang tersedia di sistem pemantauanmu. Cukup berikan blok metric dengan name dan selector (pemilih), seperti di atas, dan gunakan jenis metrik External, bukan Object.
Jika beberapa series cocok dengan metricSelector, jumlah dari nilai mereka akan digunakan oleh HorizontalPodAutoscaler.
Metrik eksternal mendukung jenis target Value dan AverageValue, yang berfungsi persis sama seperti saat kamu menggunakan tipe Object.
Misalnya, jika aplikasi kamu memproses tugas dari layanan antrian yang dihosting, kamu dapat menambahkan bagian berikut ke manifes HorizontalPodAutoscaler untuk menentukan bahwa kamu memerlukan satu pekerja per 30 tugas yang belum diselesaikan.
- type: External
external:
metric:
name: queue_messages_ready
selector: "queue=worker_tasks"
target:
type: AverageValue
averageValue: 30
Jika memungkinkan, lebih baik menggunakan target metrik khusus daripada metrik eksternal, karena lebih mudah bagi administrator klaster untuk mengamankan API metrik khusus. API metrik eksternal berpotensi memungkinkan akses ke metrik apa pun, jadi administrator klaster harus berhati-hati saat mengeksposnya.
Lampiran: Kondisi Status Horizontal Pod Autoscaler
Saat menggunakan bentuk autoscaling/v2beta2 dari HorizontalPodAutoscaler, kamu akan dapat melihat
status condition yang ditetapkan oleh Kubernetes pada HorizontalPodAutoscaler. Status condition ini menunjukkan apakah HorizontalPodAutoscaler dapat melakukan penyekalaan atau tidak, dan apakah saat ini dibatasi atau tidak.
Kondisi muncul pada field status.conditions. Untuk melihat kondisi yang memengaruhi HorizontalPodAutoscaler, kita bisa menggunakan kubectl description hpa:
kubectl describe hpa cm-test
Name: cm-test
Namespace: prom
Labels: <none>
Annotations: <none>
CreationTimestamp: Fri, 16 Jun 2017 18:09:22 +0000
Reference: ReplicationController/cm-test
Metrics: ( current / target )
"http_requests" on pods: 66m / 500m
Min replicas: 1
Max replicas: 4
ReplicationController pods: 1 current / 1 desired
Conditions:
Type Status Reason Message
---- ------ ------ -------
AbleToScale True ReadyForNewScale the last scale time was sufficiently old as to warrant a new scale
ScalingActive True ValidMetricFound the HPA was able to successfully calculate a replica count from pods metric http_requests
ScalingLimited False DesiredWithinRange the desired replica count is within the acceptable range
Events:
Untuk HorizontalPodAutoscaler ini, kita dapat melihat beberapa kondisi yang menandakan dalam keadaan sehat. Yang pertama, AbleToScale, menunjukkan apakah HPA dapat mengambil dan memperbarui skala atau tidak, serta apakah kondisi terkait backoff akan mencegah penyekalaan atau tidak. Yang kedua, ScalingActive, menunjukkan apakah HPA diaktifkan atau tidak (yaitu jumlah replika target bukan nol) dan mampu menghitung skala yang diinginkan. Jika False, biasanya menunjukkan masalah dengan
pengambilan metrik. Terakhir, kondisi terakhir, ScalingLimited, menunjukkan bahwa skala yang diinginkan telah dibatasi oleh maksimum atau minimum HorizontalPodAutoscaler. Ini adalah indikasi bahwa kamu mungkin ingin menaikkan atau menurunkan batasan jumlah replika minimum atau maksimum pada HorizontalPodAutoscaler kamu.
Lampiran: Kuantitas
Semua metrik di HorizontalPodAutoscaler dan metrik API ditentukan menggunakan notasi bilangan bulat khusus yang dikenal di Kubernetes sebagai kuantitas. Misalnya, kuantitas 10500m akan ditulis sebagai 10.5 dalam notasi desimal. Metrik API akan menampilkan bilangan bulat tanpa sufiks jika memungkinkan, dan secara umum akan mengembalikan kuantitas dalam satuan mili. Ini berarti kamu mungkin melihat nilai metrik berfluktuasi antara 1 dan 1500m, atau 1 dan 1,5 ketika ditulis dalam notasi desimal.
Lampiran: Skenario lain yang memungkinkan
Membuat autoscaler secara deklaratif
Daripada menggunakan perintah kubectl autoscale untuk membuat HorizontalPodAutoscaler secara imperatif, kita dapat menggunakan berkas berikut untuk membuatnya secara deklaratif:
apiVersion: autoscaling/v1
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
name: php-apache
spec:
scaleTargetRef:
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
name: php-apache
minReplicas: 1
maxReplicas: 10
targetCPUUtilizationPercentage: 50
Kita akan membuat autoscaler dengan menjalankan perintah berikut:
kubectl create -f https://k8s.io/examples/application/hpa/php-apache.yaml
horizontalpodautoscaler.autoscaling/php-apache created