CentOS K8s自动扩缩容实现方法

在 CentOS 上落地 Kubernetes 自动扩缩容的实用方案

一 架构与组件选型

• 水平扩缩容 HPA：按指标（如 CPU/内存 或自定义/Prometheus 指标）增减 Pod 副本数，适配无状态服务，伸缩速度快、成本低。
• 垂直扩缩容 VPA：按历史使用自动调整 requests/limits，减少资源浪费，但会触发 Pod 重建，通常与 HPA 互斥。
• 集群自动扩缩容 CA：当节点资源不足时，自动增减 Node，为 HPA/VPA 提供底层资源池。
• 监控与指标链路：HPA 依赖 Metrics Server 获取资源指标；基于 Prometheus 的自定义/外部指标需部署 Kubernetes Metrics Adapter（如 prometheus-adapter）。

二 快速落地步骤 HPA CPU 示例

• 1）安装 Metrics Server（CentOS 常见因证书问题需开启不校验证书）
  • 下载并修改官方组件清单，镜像可用国内源，容器启动参数加入：
    • –kubelet-insecure-tls
    • –kubelet-preferred-address-types=InternalIP,ExternalIP,Hostname
  • 部署并验证：
    • kubectl apply -f components.yaml
    • kubectl get pods -n kube-system -l app=metrics-server
    • kubectl top nodes & & kubectl top pods
• 2）部署示例应用（必须设置 resources.requests，HPA 才能计算利用率）
  • apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: hpa-nginx labels: { app: nginx} spec: replicas: 1 selector: { matchLabels: { app: nginx} } template: metadata: { labels: { app: nginx} } spec: containers: - name: nginx image: nginx:1.25 ports: [{ containerPort: 80} ] resources: requests: { cpu: “100m”, memory: “128Mi”} limits: { cpu: “500m”, memory: “256Mi”}
  • kubectl apply -f hpa-nginx.yaml
• 3）创建 HPA（v2 写法，支持多指标）
  • apiVersion: autoscaling/v2 kind: HorizontalPodAutoscaler metadata: { name: hpa-nginx} spec: scaleTargetRef: apiVersion: apps/v1 kind: Deployment name: hpa-nginx minReplicas: 1 maxReplicas: 10 metrics:
    • type: Resource resource: name: cpu target: type: Utilization averageUtilization: 50
  • kubectl apply -f hpa-nginx.yaml
• 4）制造负载并验证
  • 暴露服务：kubectl expose deployment hpa-nginx --port=80 --type=NodePort
  • 终端1：kubectl get hpa -w
  • 终端2：while true; do wget -q -O- http://:; done
  • 观察：HPA 目标从 0%→> 50% 时，REPLICAS 自动增加；负载停止后逐步回落。

三 进阶用法

• 多指标与自定义指标
  • 内存目标（v2）：
    • • type: Resource resource: name: memory target: type: AverageValue averageValue: 100Mi
  • 基于 Prometheus/QPS 等自定义指标：部署 prometheus-adapter，将指标以 External/ Custom Metrics API 暴露，HPA metrics 中 type 选择相应类型并配置指标名与查询。
• 垂直扩缩容 VPA（与 HPA 互斥）
  • 作用：自动给出或应用 requests/limits 推荐，优化资源分配。
  • 部署：克隆 kubernetes/autoscaler 仓库，执行 ./hack/vpa-up.sh 部署 VPA 组件（准入控制、recommender、updater）。
  • 使用：创建 VPA 资源，设置 updateMode（Off/Auto/Recreate），观察推荐值或启用自动更新。

四 常见问题与排查

• 指标不可用
  • 现象：kubectl top nodes/pods 报错或 HPA 显示 unknown/0%。
  • 处理：确认 Metrics Server 就绪；在 metrics-server 容器参数中加入 –kubelet-insecure-tls 与 –kubelet-preferred-address-types=InternalIP；检查 kubelet 10250 端口与 RBAC。
• HPA 不扩容
  • 常见原因：未设置 resources.requests；指标阈值设置过高；指标采集周期未覆盖负载峰值；副本已达 maxReplicas；节点资源不足导致调度失败（需配合 CA 或扩容节点）。
• 伸缩抖动
  • 处理：适当提高稳定窗口（behavior 字段）、拉高/拉低阈值区间，避免频繁启停；为应用配置合理的 readiness/liveness 探针，确保流量只打到健康实例。

五 常用命令速查

• 部署与验证
  • kubectl apply -f components.yaml
  • kubectl get pods -n kube-system -l app=metrics-server
  • kubectl top nodes & & kubectl top pods
  • kubectl apply -f deploy.yaml & & kubectl expose deploy --port=80 --type=NodePort
• HPA 管理
  • kubectl autoscale deployment --cpu-percent=50 --min=1 --max=10
  • kubectl get hpa -w
  • kubectl describe hpa
• 负载测试
  • ab -n 10000 -c 100 http://:/
  • hey -c 20 -z 60s http://:/
• 静态扩缩容（对比理解）
  • kubectl scale deployment --replicas=5

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