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

时间：2024-10-21 11:53:50

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目录

    • 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：

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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：

  1. 将现有两个Deployment中的Pod数量固定。
  2. 新增一个Deployment，使用抢占式Pod来运行相同的业务。
  3. 共享所有Deployment的CPU指标。
  4. 对新增的Deployment使用抢占式Pod，并实现弹性伸缩。
  5. 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/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/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/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
4. 确保共享 CPU 指标

所有的Deployment共享相同的CPU指标，是通过相同的selector标签来实现的。由于selector标签一致，Kubernetes会将这些Pod视为同一组，从而可以使用相同的CPU指标。

总结

在本文中，我们探讨了如何在Kubernetes环境中实现抢占式Pod与固定Pod的弹性伸缩。通过固定现有两个Deployment的Pod数量，新建一个使用抢占式Pod的Deployment，并配置水平Pod自动扩展（HPA），我们可以在保证业务连续性的同时，利用抢占式节点池实现成本优化。

这种配置不仅能帮助我们降低成本，还能确保在业务需求变化时，能够动态调整资源使用，提高资源利用效率。在实际应用中，务必根据具体的业务需求和环境配置进行调整和优化，确保系统的稳定性和性能。

希望这篇指南对你在Kubernetes环境中管理和优化Pod的使用有所帮助。如果有任何问题或需要进一步的帮助，请随时联系我。

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