实现Kubernetes中的抢占式Pod与固定Pod的弹性伸缩：一项全面指南

news2024/11/26 1:25:50

个人名片

🎓作者简介：java领域优质创作者
🌐个人主页：码农阿豪
📞工作室：新空间代码工作室（提供各种软件服务）
💌个人邮箱：[2435024119@qq.com]
📱个人微信：15279484656
🌐个人导航网站：www.forff.top
💡座右铭：总有人要赢。为什么不能是我呢？

专栏导航：

码农阿豪系列专栏导航
面试专栏：收集了java相关高频面试题，面试实战总结🍻🎉🖥️
Spring5系列专栏：整理了Spring5重要知识点与实战演练，有案例可直接使用🚀🔧💻
Redis专栏：Redis从零到一学习分享，经验总结，案例实战💐📝💡
全栈系列专栏：海纳百川有容乃大，可能你想要的东西里面都有🤸🌱🚀

- 实现Kubernetes中的抢占式Pod与固定Pod的弹性伸缩：一项全面指南
- - 背景介绍
  - 环境和需求概述
  - 步骤和配置
  - - 1. 固定现有两个Deployment的Pod数量
    - 2. 新增使用抢占式Pod的Deployment
    - 3. 配置 HPA 来管理抢占式 Deployment
    - 4. 确保共享 CPU 指标
  - 总结

实现Kubernetes中的抢占式Pod与固定Pod的弹性伸缩：一项全面指南

在现代云计算环境中，优化资源使用和成本是关键。Kubernetes作为一个强大的容器编排平台，提供了丰富的功能来管理和扩展应用程序。尤其是，当我们希望在保证业务连续性的同时，降低成本并优化资源利用时，抢占式（或称竞价）Pod的使用就显得尤为重要。在本文中，我们将探讨如何在Kubernetes环境中实现抢占式Pod与固定Pod的弹性伸缩，并提供详细的步骤和配置示例。

背景介绍

Kubernetes通过部署（Deployment）和水平Pod自动扩展（HPA）等功能，允许我们根据实际的工作负载动态地调整Pod的数量。这对于处理不断变化的流量和业务需求至关重要。然而，在一些情况下，我们希望将业务流量分配到不同类型的节点上，以实现成本节约和资源优化。例如，腾讯云的抢占式（竞价）实例提供了显著的成本优势，但其特性是这些实例可能会被回收，这就要求我们对这些Pod进行特殊的处理和配置。

环境和需求概述

在本文中，我们的Kubernetes环境包含以下主要组件：

节点池：目前，环境中只有一个超级节点池，没有抢占式Pod的支持。
业务结构：有两个Deployment（一个主查日志，一个用于扩缩容），它们使用相同的Selector标签。
弹性伸缩：通过Horizontal Pod Autoscaler（HPA）来依据CPU指标对其中一个Deployment进行弹性伸缩。

我们的目标是：

将现有两个Deployment中的Pod数量固定。
新增一个Deployment，使用抢占式Pod来运行相同的业务。
共享所有Deployment的CPU指标。
对新增的Deployment使用抢占式Pod，并实现弹性伸缩。
确保原有的Deployment内Pod数量固定，并基于整体CPU使用情况调整抢占式Deployment的Pod数量。

步骤和配置

1. 固定现有两个Deployment的Pod数量

首先，我们需要确保两个现有的Deployment（主查日志和扩缩容）的Pod数量是固定的。这样做可以确保业务的稳定性，而不受弹性伸缩策略的影响。

主查日志 Deployment：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: test-deployment-main
spec:
  replicas: 10  # 固定为 10
  selector:
    matchLabels:
      app: test-deployment
  template:
    metadata:
      labels:
        app: test-deployment
    spec:
      containers:
      - name: main
        image: advertise.tencentcloudcr.com/advertise/api-test:latest
        resources:
          requests:
            cpu: "4"
            memory: 8Gi
          limits:
            cpu: "4"
            memory: 8Gi

扩缩容 Deployment：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: test-deployment-scale
spec:
  replicas: 10  # 固定为 10
  selector:
    matchLabels:
      app: test-deployment
  template:
    metadata:
      labels:
        app: test-deployment
    spec:
      containers:
      - name: main
        image: advertise.tencentcloudcr.com/advertise/api-index:latest
        resources:
          requests:
            cpu: "4"
            memory: 8Gi
          limits:
            cpu: "4"
            memory: 8Gi

2. 新增使用抢占式Pod的Deployment

接下来，我们创建一个新的Deployment，运行相同的业务代码，但配置它使用抢占式节点池。这可以通过在Pod模板中添加节点选择器（nodeSelector）来实现。

抢占式 Deployment：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: test-deployment-preemptible
spec:
  replicas: 0  # 初始时不创建任何 Pod
  selector:
    matchLabels:
      app: test-deployment
  template:
    metadata:
      labels:
        app: test-deployment
    spec:
      nodeSelector:
        type: preemptible  # 确保使用抢占式节点
      containers:
      - name: main
        image: advertise.tencentcloudcr.com/advertise/api-test:latest
        resources:
          requests:
            cpu: "4"
            memory: 8Gi
          limits:
            cpu: "4"
            memory: 8Gi

3. 配置 HPA 来管理抢占式 Deployment

为了实现弹性伸缩，我们需要配置水平Pod自动扩展（HPA）。HPA可以依据CPU使用率等指标动态调整Pod的数量。

HPA 配置：

apiVersion: autoscaling/v2beta2
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
  name: test-deployment-preemptible-hpa
  namespace: default
spec:
  scaleTargetRef:
    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    name: test-deployment-preemptible
  minReplicas: 0
  maxReplicas: 10
  metrics:
  - type: Resource
    resource:
      name: cpu
      target:
        type: Utilization
        averageUtilization: 50  # 设置 CPU 使用率超过 50% 时扩容