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Kubernetes自动扩容方案

ops 2025/7/30 21:15:36

Kubernetes 自动扩容可以概括为 “三层六类”：

层级	类型	触发维度	官方/社区方案	一句话说明
Pod 级	HPA	CPU / 内存 / 自定义 / 外部指标	内置	副本数横向扩缩，最常用
	VPA	CPU / 内存	社区组件	单 Pod 资源竖向扩缩，不改副本数
	KEDA	任意事件（队列、Kafka、Prometheus…）	CNCF 毕业	事件驱动自动扩缩，支持 Cron 计划
节点级	Cluster Autoscaler	Pod 调度失败 / 节点资源空闲	社区	自动增删节点，云厂商集成最成熟
	Cluster Proportional Autoscaler	节点数 / CPU 核数	社区	系统组件随集群规模线性扩容
混合级	CPA + VPA	节点数 → 副本或资源	社区	按集群规模同步调整副本或资源

1 HPA（Horizontal Pod Autoscaler）

能力：根据实时指标自动增减 Deployment / StatefulSet 副本数。
指标类型：
- Resource（CPU / Memory）
- Pods（自定义 Pod 级指标）
- External（集群外指标，如云监控）
关键字段：
- minReplicas、maxReplicas
- behavior.scaleUp/scaleDown 限制速率、稳定窗口

apiVersion: autoscaling/v2
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:name: web-hpa
spec:scaleTargetRef:apiVersion: apps/v1kind: Deploymentname: webminReplicas: 2maxReplicas: 10metrics:- type: Resourceresource:name: cputarget:type: UtilizationaverageUtilization: 60

2 VPA（Vertical Pod Autoscaler）

作用：在 不重启 Pod 或 重启 Pod 的情况下，自动调整容器的 requests/limits。
模式：
- Auto：重启 Pod 以生效
- Recreate：立即重启
- Off：仅推荐值
使用场景：数据库、缓存等 有状态 或 单实例 服务。

3 KEDA（Kubernetes Event-Driven Autoscaler）

特点：支持 50+ 事件源（Kafka、SQS、Prometheus、Cron…）。
架构：KEDA Operator + Scaler → 生成 HPA 对象。
示例（Kafka 队列长度 > 1000 时扩容）：

apiVersion: keda.sh/v1alpha1
kind: ScaledObject
metadata:name: kafka-consumer
spec:scaleTargetRef:name: consumer-deploytriggers:- type: kafkametadata:topic: orderslagThreshold: "1000"

4 Cluster Autoscaler（节点自动扩缩）

触发条件：
- 扩容：Pod 因资源不足 Pending。
- 缩容：节点 CPU/内存利用率 < --scale-down-utilization-threshold（默认 50%）且持续 --scale-down-delay（默认 10 min）。
云厂商集成：AWS、阿里云、GCP 均提供托管版本；自建时需：
- 部署 CA Pod（带云凭证）
- 配置伸缩组 ID / 标签 / 安全组

5 Cluster Proportional Autoscaler（CPA）

作用：让系统组件（如 DNS、Ingress Controller）的副本数 随节点数或 CPU 核数线性变化。
示例（每 20 节点 1 个 CoreDNS）：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: coredns
spec:replicas: 1
---
apiVersion: autoscaling/v1
kind: ClusterProportionalAutoscaler
metadata:name: coredns-cpa
spec:scaleTargetRef:apiVersion: apps/v1kind: Deploymentname: corednscoresPerReplica: 20