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容器定时伸缩(CronHPA)

更新时间: 2024-05-29 12:11:17

应对资源浪费的场景,阿里云容器计算服务ACS提供ack-kubernetes-cronhpa-controller组件,实现资源定时扩容。本文介绍如何实现容器的定时伸缩和定时伸缩CronHPA兼容HPA的原理。

前提条件

背景信息

ack-kubernetes-cronhpa-controller是一个Kubernetes HPA Controller,按照类似Crontab的策略定时地对集群进行扩缩容。您可以把CronHorizontalPodAutoscaler(以下简称CronHPA)用在任何Kubernetes中定义的对象上,只要该对象支持伸缩子资源(如Deployment和StatefulSet)的项目已在GitHub开源。

以下举例对CronHPA的各字段进行解释说明。

apiVersion: autoscaling.alibabacloud.com/v1beta1
kind: CronHorizontalPodAutoscaler
metadata:
  labels:
    controller-tools.k8s.io: "1.0"
  name: cronhpa-sample
  namespace: default 
spec:
   scaleTargetRef:
      apiVersion: apps/v1
      kind: Deployment
      name: nginx-deployment-basic
   excludeDates:
   # exclude November 15th
   - "* * * 15 11 *"
   # exclude every Friday 
   - "* * * * * 5"
   jobs:
   - name: "scale-down"
     schedule: "30 */1 * * * *"
     targetSize: 1
   - name: "scale-up"
     schedule: "0 */1 * * * *"
     targetSize: 3
     runOnce: false

字段

说明

scaleTargetRef

scaleTargetRef指定扩缩容对象。如果对象支持Scale子资源,CronHPA即可支持。

excludeDates

excludeDates是日期数组。当遇到符合excludeDates描述的日期时任务将会被跳过。

说明

最小单位为

"* * * * * *"表示"<Seconds> <Minutes> <Hours> <Day of month> <Month> <Day of week>"。

如您想在11月15日不运行任务,可像以下示例一样指定excludeDates

excludeDates:
  - "* * * 15 11 *"

jobs

支持在一个spec中设定多个CronHPA任务。每个CronHPA任务可以配置以下字段:

  • name:它在一个CronHPA中应是唯一的,这样就可以通过name来区分不同的任务。

  • schedule:它的策略和crontab类似。kubernetes-cronhpa-controller使用了Golang库(go-cron)功能更强大的Cron,它支持更多表示规则。创建时请严格按照以下格式说明进行设置,否则将导致创建失败。

    Cron表达式的格式如下:

    Field name   | Mandatory? | Allowed values  | Allowed special characters
      ----------   | ---------- | --------------  | --------------------------
      Seconds      | Yes        | 0-59            | * / , -
      Minutes      | Yes        | 0-59            | * / , -
      Hours        | Yes        | 0-23            | * / , -
      Day of month | Yes        | 1-31            | * / , - ?
      Month        | Yes        | 1-12 or JAN-DEC | * / , -
      Day of week  | Yes        | 0-6 or SUN-SAT  | * / , - ?
  • targetSize:设置调度时,扩缩容的Pod数目。

  • runOnce:如果runOnce设置为true,那么任务将只执行一次,第一次执行完后即退出。

安装CronHPA组件

您可以通过以下方式安装CronHPA组件ack-kubernetes-cronhpa-controller。

  1. 登录容器计算服务控制台,在左侧导航栏选择集群

  2. 集群列表页面,单击目标集群名称,然后在左侧导航栏,选择运维管理 > 组件管理

  3. 组件管理页面单击应用管理页签,找到ack-kubernetes-cronhpa-controller,单击安装,然后在弹出的对话框中,单击确认

说明

如果您无需使用容器定时伸缩功能,可以删除CronHPA组件。关于删除CronHPA组件ack-kubernetes-cronhpa-controller的具体步骤,请参见管理组件

创建定时伸缩CronHPA任务

为应用创建和运行CronHPA之前,请确保集群中的CronHPA组件已正常运行,且当前应用只有一个HPA对象。关于CronHPA和HPA的兼容策略,请参见下文定时伸缩CronHPA兼容HPA。您可以在以下两种场景中创建CronHPA任务。

场景一:在创建应用时创建CronHPA任务

在创建应用的高级配置页面的伸缩配置区域,选中定时伸缩右侧开启为应用创建定时伸缩任务。关于创建应用的详细步骤,请参见创建无状态工作负载Deployment或者创建有状态工作负载StatefulSet

image.png

容器计算服务管理控制台会自动检查是否已安装CronHPA组件。如果CronHPA组件未被安装,页面提示点击安装。安装CronHPA组件后,页面显示定时伸缩任务的创建配置。配置参数的详细描述如下:

配置项

说明

定时任务名称

为定时任务定义名称。每个任务的名称是唯一的,不能与其他任务名称重复。

目标副本数

当到达设定计划时间时,应用副本数自动伸缩至该值。

调度周期

设置调度周期。

关于为定时伸缩任务设置调度周期的详细描述,请参见AliyunContainerService/kubernetes-cronhpa-controller

场景二:为已有应用创建CronHPA任务

本文以为无状态应用创建定时伸缩任务为例,说明如何为已有应用创建CronHPA任务。

  1. 登录容器计算服务控制台,在左侧导航栏选择集群

  2. 集群列表页面,单击目标集群名称,然后在左侧导航栏,选择工作负载 > 无状态

  3. 无状态页面,单击应用右侧操作列下的详情

  4. 单击容器伸缩页签,配置定时伸缩任务。

    • 如果CronHPA组件未被安装,页面提示点击安装。单击点击安装后,进行以下步骤。

    • 如果CronHPA组件已经安装,直接进行以下步骤。

  5. 单击定时伸缩(CronHPA)右侧的创建,然后在创建对话框中,设置定时伸缩任务的创建参数。create

    配置项说明如下:

    配置项

    说明

    任务名称

    为定时任务定义名称。每个任务的名称是唯一的,不能与其他任务名称重复。

    目标副本数

    当到达设定的计划时间时,应用副本数自动伸缩至该值。

    调度周期

    设置调度周期。关于为定时伸缩任务设置调度周期的详细描述,请参见kubernetes-cronhpa-controller

添加或修改定时伸缩任务

  1. 请参见上文创建定时伸缩CronHPA任务的步骤进入容器伸缩页面。

  2. 容器伸缩页签的定时伸缩(CronHPA)区域,单击目标任务右侧操作下的任务添加或编辑

  3. 编辑对话框中,单击添加任务进行任务创建或者单击已有CronHPA任务进行修改,然后单击确定

    modify您可以进行以下操作删除CronHPA任务。

    编辑对话框中,单击任务名称右上角的删除图标,然后单击确定delete

CronHPA和HPA的定义模板

CronHPA

apiVersion: autoscaling.alibabacloud.com/v1beta1
kind: CronHorizontalPodAutoscaler
metadata:
  labels:
    controller-tools.k8s.io: "1.0"
  name: cronhpa-sample
spec:
   scaleTargetRef:
      apiVersion: apps/v1
      kind: Deployment
      name: nginx-deployment-basic
   jobs:
   - name: "scale-down"
     schedule: "30 */1 * * * *"
     targetSize: 1
   - name: "scale-up"
     schedule: "0 */1 * * * *"
     targetSize: 11	
	

HPA

apiVersion: autoscaling/v2beta2
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
  name: php-apache
spec:
  scaleTargetRef:
    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    name: nginx-deployment-basic
  minReplicas: 4
  maxReplicas: 10
  metrics:
  - type: Resource
    resource:
      name: cpu
      target:
        type: Utilization
        averageUtilization: 50	
	

定时伸缩CronHPA兼容HPA

定时伸缩CronHPA和HPA作用的对象都是Workload(Deployment或者StatefulSet等),二者配置同一个Workload,会出现相互冲突。为了解决上述冲突,CronHPA支持直接将HPA作为扩缩容的对象,兼容HPA原有的功能。

对比CronHPA和HPA的定义模板,可以看出:

  • CronHPA和HPA都是通过scaleTargetRef字段来获取伸缩对象。

  • CronHPA通过jobscrontab规则定时伸缩副本数。

  • HPA通过资源利用率判断伸缩的情况。

设想如果同时设置CronHPA和HPA,那么会出现CronHPA和HPA同时操作一个scaleTargetRef的场景。因为CronHPA和HPA相互独立无法感知,所以就会出现两个Controller各自工作,后执行的操作会覆盖先执行的操作。

CronHPA和HPA的兼容解决方案

从上文可知,当CronHPA感知到HPA的当前状态就能解决冲突问题。为了让CronHPA能感知HPA的当前状态,阿里云容器计算服务ACS将CronHPA中的scaleTargetRef设置为HPA对象本身而不是最终的工作负载对象。CronHPA在执行扩缩容操作时会先通过HPA对象来寻找真实的scaleTargetRef,进而根据这个状态对工作负载对象进行相应调整,有效防止相互覆盖的情况发生,保证扩缩容操作的一致性和可预期性。

image

CronHPA兼容HPA的定义模板如下。

apiVersion: autoscaling.alibabacloud.com/v1beta1
kind: CronHorizontalPodAutoscaler
metadata:
  labels:
    controller-tools.k8s.io: "1.0"
  name: cronhpa-sample
spec:
   scaleTargetRef:
      apiVersion: autoscaling/v1
      kind: HorizontalPodAutoscaler
      name:  nginx-deployment-basic-hpa
   jobs:
   - name: "scale-down"
     schedule: "30 */1 * * * *"
     targetSize: 1
     runOnce: false
   - name: "scale-up"
     schedule: "0 */1 * * * *"
     targetSize: 3
     runOnce: false

通过上述CronHPA的定义,CronHPA可以明确知晓HPA中的minReplicasmaxReplicasdesiredReplicas的数值,但是同时也知晓HPA中scaleTargetRef所对应的当前Replicas值。CronHPA会通过调整HPA的方式感知HPA。CronHPA通过识别要达到的副本数与当前副本数两者间的较大值,判断是否需要扩缩容或修改HPA的上限;CronHPA通过识别CronHPA要达到的副本数与HPA的配置间的较小值,判断是否需要修改HPA的下限。

以下根据不同的场景,解释CronHPA兼容HPA的规则。

HPA(min/max)

Cronhpa

Deployment

扩缩结果

兼容规则说明

1/10

5

5

  • HPA(min/max):1/10

  • Deployment:5

当CronHPA中的目标副本数和当前副本数一致时,HPA中的最大和最小副本数,以及应用当前的副本数无需变更。

1/10

4

5

  • HPA(min/max):1/10

  • Deployment:5

当CronHPA中的目标副本数低于当前副本数时,保留当前副本数。

1/10

6

5

  • HPA(min/max):6/10

  • Deployment:6

  • 当CronHPA中的目标副本数高于当前副本数时,保留CronHPA的目标副本数。

  • CronHPA目标副本数高于HPA副本数下限(minReplicas)时,修改HPA的副本数下限。

5/10

4

5

  • HPA(min/max):4/10

  • Deployment:5

  • 当CronHPA中的目标副本数低于当前副本数时,保留当前应用副本数。

  • CronHPA目标副本数低于HPA副本数下限(minReplicas)时,修改HPA的副本数下限。

5/10

11

5

  • HPA(min/max):11/11

  • Deployment:11

  • 当CronHPA中的目标副本数高于当前副本数时,保留CronHPA的目标副本数。

  • CronHPA目标副本数高于HPA副本数上限(maxReplicas)时,修改HPA的副本数上限。

表格中参数说明如下:

  • HPA(min/max):表示HPA定义中最小和最大的副本数值。

  • CronHPA:表示CronHPA设定的副本数。

  • Deployment:表示应该用扩缩前的副本数。

从上述看出,CronHPA不会直接调整Deployment的副本数目,而是通过HPA来操作Deployment,这样可以避免HPA和CronHPA的冲突问题。

常见问题

如何卸载ack-kubernetes-cronhpa-controller组件?

  1. 登录容器计算服务管理控制台,在左侧导航栏选择集群

  2. 集群列表页面,单击目标集群名称,然后在左侧导航栏,选择应用 > Helm

  3. Helm页面,查看是否存在ack-kubernetes-cronhpa-controller组件。

    • 如果存在,请单击该组件右侧操作列下的删除

      重要

      通过Helm方式删除该组件,不会删除CRD和已创建的Task资源,如需彻底删除CronHPA相关资源,请手动删除。

    • 如果不存在,请转下一步。

  4. 在集群管理页左侧导航栏,选择运维管理 > 组件管理

  5. 组件管理页面,找到ack-kubernetes-cronhpa-controller组件,单击右下方的卸载,在弹出的对话框,单击确认

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