Container Service for Kubernetes:水平ポッド自動スケーリングの実装

水平ポッドオートスケーラー (HPA) 機能を有効にして、CPU使用率、メモリ使用量、またはその他のメトリックに基づいてポッドを自動的にスケーリングできます。 HPAは、複製されたポッドをすばやくスケールアウトして、ワークロードが急増したときに重いストレスに対処し、ワークロードが減少したときに適切にスケールインしてリソースを節約できます。 プロセス全体は自動化されており、人間の介入は必要ありません。 eコマースサービス、オンライン教育、金融サービスなど、サービスの変動が大きく、サービス数が多く、頻繁にスケーリングが必要な企業に最適です。

kubectlを使用してHPAが有効になっているアプリケーションを作成する

オーケストレーションテンプレートを使用してHPAを作成し、HPAを有効にするデプロイにHPAを関連付けることもできます。 次に、kubectlコマンドを実行してHPAを有効にします。 ワークロードに対してHPAが有効になっているアプリケーションを1つだけ作成することをお勧めします。 次の例では、NGINXアプリケーションでHPAが有効になっています。

1. nginx.ymlという名前のファイルを作成し、次の内容をファイルにコピーします。

   重要

   アプリケーションに必要なリクエストリソースを設定する必要があります。 それ以外の場合は、HPAを有効にできません。

   apiVersion: apps/v1 
   kind: Deployment
   metadata:
     name: nginx
     labels:
       app: nginx
   spec:
     replicas: 2
     selector:
       matchLabels:
         app: nginx  
     template:
       metadata:
         labels:
           app: nginx
       spec:
         containers:
         - name: nginx
           image: nginx:1.7.9 # Replace it with your actual <image_name:tags>.
           ports:
           - containerPort: 80
           resources:
             requests:                         # This parameter is required for running the HPA.
               cpu: 500m

2. 次のコマンドを実行して NGINX アプリケーションをインストールします。

   kubectl apply -f nginx.yml

3. hpa.ymlという名前のファイルを作成し、次の内容をファイルにコピーしてHPAを作成します。

   scaleTargetRefパラメーターを使用してHPAをnginxデプロイメントに関連付け、ポッド内のすべてのコンテナーの平均CPU使用率が50% に達したときにスケーリング操作をトリガーします。

   Kubernetesバージョンが1.24以降のクラスターのYAMLテンプレート

   apiVersion: autoscaling/v2
   kind: HorizontalPodAutoscaler
   metadata:
     name: nginx-hpa
   spec:
     scaleTargetRef:
       apiVersion: apps/v1
       kind: Deployment
       name: nginx
     minReplicas: 1  # The minimum number of containers that must run for the Deployment. The value of this parameter must be an integer greater than or equal to 1.
     maxReplicas: 10  # The maximum number of containers to which the Deployment can be scaled. The value of this parameter must be greater than minReplicas.
     metrics:
     - type: Resource
       resource:
         name: cpu
         target:
           type: Utilization
           averageUtilization: 50 # The average utilization of the target resource, which is the ratio of the average value of resource usage to its request amount.
                  

   Kubernetesバージョンが1.24より前のクラスターのYAMLテンプレート

   apiVersion: autoscaling/v2beta2
   kind: HorizontalPodAutoscaler
   metadata:
     name: nginx-hpa
   spec:
     scaleTargetRef:
       apiVersion: apps/v1
       kind: Deployment
       name: nginx
     minReplicas: 1  # Must be an integer greater than or equal to 1.
     maxReplicas: 10  # Must be greater than minReplicas.
     metrics:
     - type: Resource
       resource:
         name: cpu
         target:
           type: Utilization
           averageUtilization: 50
                  

   CPUとメモリメトリクスの両方を指定する必要がある場合は、2つのHPAを作成する代わりに、metricsフィールドでcpuとmemoryの両方のリソースタイプを指定できます。 HPAは、メトリックのいずれかがスケーリングしきい値に達したことを検出すると、スケーリング操作を実行します。

   metrics:
     - type: Resource
       resource:
         name: cpu
         target:
           type: Utilization
           averageUtilization: 50
     - type: Resource
       resource:
         name: memory
         target:
           type: Utilization
           averageUtilization: 50

4. 次のコマンドを実行してHPAを作成します。

   kubectl apply -f hpa.yml

   この時点で、kubectl describe hpa <HPA name> コマンドを実行すると、次の出力と同様の警告が返され、HPAがまだデプロイ中であることを示します。 この例のHPA名はnginx-hpa.ymlです。 kubectl get hpaコマンドを実行して、HPAのステータスを確認できます。

   Warning  FailedGetResourceMetric       2m (x6 over 4m)  horizontal-pod-autoscaler  missing request for cpu on container nginx in pod default/nginx-deployment-basic-75675f5897-mqzs7
   
   Warning  FailedComputeMetricsReplicas  2m (x6 over 4m)  horizontal-pod-autoscaler  failed to get cpu utilization: missing request for cpu on container nginx in pod default/nginx-deployment-basic-75675f5

5. HPAが作成され、ポッドがスケーリング条件に達するまで待ちます。この例では、NGINXのポッドCPU使用率が50% を超えています。 次に、kubectl describe hpa <HPA name> コマンドをもう一度実行して、水平スケーリングのステータスを確認します。

   次の出力が返された場合、HPAは期待どおりに実行されます。

   Type    Reason             Age   From                       Message
     ----    ------             ----  ----                       -------
     Normal  SuccessfulRescale  5m6s  horizontal-pod-autoscaler  New size: 1; reason: All metrics below target