容器定時伸縮（CronHPA） - Container Compute Service

為了更好地提升資源使用率和節省資源成本，Container Compute Service (ACS)支援通過ack-kubernetes-cronhpa-controller組件來實現資源的定時伸縮CronHPA（Cron Horizontal Pod Autoscaler），從而減少資源浪費。本文介紹如何在ACS叢集中實現容器的定時伸縮以及CronHPA相容HPA的原理。

前提條件

已建立ACS叢集。具體操作，請參見建立ACS叢集。
已使用kubectl串連Kubernetes叢集。具體操作，請參見擷取叢集KubeConfig並通過kubectl工具串連叢集。

背景資訊

ack-kubernetes-cronhpa-controller是一個Kubernetes HPA Controller，按照類似Crontab的策略定時地對叢集進行擴縮容。您可以將CronHPA使用於 Kubernetes中任何支援scale子資源的對象（例如Deployment和StatefulSet）。詳細資料，請參見kubernetes-cronhpa-controller。

以下樣本對CronHPA的各個欄位進行解釋說明。

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

欄位	說明
scaleTargetRef	scaleTargetRef指定擴縮容對象。如果對象支援Scale子資源，CronHPA即可支援。
excludeDates	excludeDates是日期數組。當遇到符合excludeDates描述的日期時任務將會被跳過。說明最小單位為天。 `"* * * * * "`表示"<Seconds> <Minutes> <Hours> <Day of month> <Month> <Day of week>"。如您想在11月15日不運行任務，可像以下樣本一樣指定excludeDates。 `excludeDates: - " * * 15 11 *"`
jobs	支援在一個`spec`中設定多個CronHPA任務。每個CronHPA任務可以配置以下欄位： name：它在一個CronHPA中應是唯一的，這樣就可以通過name來區分不同的任務。 schedule：它的策略和crontab類似。kubernetes-cronhpa-controller使用了Golang庫（go-cron）功能更強大的Cron，它支援更多表示規則。建立時請嚴格按照以下格式說明進行設定，否則將導致建立失敗。 Cron運算式的格式如下： `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：設定調度時，擴縮容的Pod數目。 runOnce：如果runOnce設定為true，那麼任務將只執行一次，第一次執行完後即退出。

安裝CronHPA組件

您可以通過以下方式安裝CronHPA組件ack-kubernetes-cronhpa-controller。

登入容器計算服務控制台，在左側導覽列選擇叢集。
在叢集頁面，單擊目的地組群ID，然後在左側導覽列，選擇營運管理 > 組件管理。
在組件管理頁面單擊應用管理頁簽，找到ack-kubernetes-cronhpa-controller，單擊安裝，然後在彈出的對話方塊中，單擊確定。

說明

如果您無需使用容器定時伸縮功能，可以刪除CronHPA組件。關於刪除CronHPA組件ack-kubernetes-cronhpa-controller的具體步驟，請參見管理組件。

建立定時伸縮CronHPA任務

為應用建立和運行CronHPA之前，請確保叢集中的CronHPA組件已正常運行，且當前應用只有一個HPA對象。關於CronHPA和HPA的相容策略，請參見下文定時伸縮CronHPA相容HPA。您可以通過以下兩種方式建立CronHPA任務。

方式一：在建立應用時建立CronHPA任務

在建立應用的進階配置頁面的伸縮配置地區，選中定時伸縮右側開啟為應用建立定時伸縮任務。關於建立應用的詳細步驟，請參見建立無狀態工作負載Deployment或者建立有狀態工作負載StatefulSet。

ACS管理主控台會自動檢查是否已安裝CronHPA組件。如果CronHPA組件未被安裝，頁面提示點擊安裝。安裝CronHPA組件後，頁面顯示定時伸縮任務的建立配置。配置參數的詳細描述如下：

配置項	說明
定時任務名稱	為定時任務定義名稱。每個任務的名稱是唯一的，不能與其他任務名稱重複。
目標副本數	當到達設定計劃時間時，應用副本數自動調整至該值。
調度周期	設定調度周期。關於為定時伸縮任務設定調度周期的詳細描述，請參見predefined-schedules。

方式二：為已有應用建立CronHPA任務

以下步驟以無狀態應用為例，說明如何為已有應用建立CronHPA任務。

登入容器計算服務控制台，在左側導覽列選擇叢集。
在叢集頁面，單擊目的地組群ID，然後在左側導覽列，選擇工作負載 > 無狀態。
在無狀態頁面，單擊應用右側操作列下的詳情。
單擊容器伸縮頁簽，配置定時伸縮任務。
- 如果CronHPA組件未被安裝，頁面提示點擊安裝。單擊點擊安裝後，進行以下步驟。
- 如果CronHPA組件已經安裝，直接進行以下步驟。

單擊定時伸縮（CronHPA）右側的建立，然後在建立對話方塊中，設定定時伸縮任務的建立參數。

create

配置項說明如下：

配置項	說明
任務名稱	為定時任務定義名稱。每個任務的名稱是唯一的，不能與其他任務名稱重複。
目標副本數	當到達設定的計劃時間時，應用副本數自動調整至該值。
調度周期	設定調度周期。關於為定時伸縮任務設定調度周期的詳細描述，請參見predefined-schedules。

添加或修改定時伸縮任務

請參見上文建立定時伸縮CronHPA任務的步驟進入容器伸縮頁面。
在容器伸縮頁簽的定時伸縮（CronHPA）地區，單擊目標任務右側操作下的任務添加或編輯。
在編輯對話方塊中，單擊新增工作進行任務建立或者單擊已有CronHPA任務進行修改，然後單擊確定。
說明
您可以通過下圖所示的操作刪除CronHPA任務。在編輯對話方塊中，單擊任務名稱右上方的刪除表徵圖，然後單擊確定。

CronHPA和HPA的定義模板

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

定時伸縮CronHPA相容HPA

定時伸縮CronHPA和HPA作用的對象都是工作負載（例如Deployment或者StatefulSet等），在同一個工作負載上同時配置可能會導致衝突。為瞭解決這一問題，CronHPA支援將HPA作為其擴縮容的對象，以相容HPA原有的功能。

對比CronHPA和HPA的定義模板，可以看出：

CronHPA和HPA都是通過spec.scaleTargetRef欄位來擷取伸縮對象。
CronHPA通過spec.jobs的crontab規則定時伸縮副本數。
HPA通過資源使用率判斷伸縮的情況。

設想如果同時設定CronHPA和HPA，那麼會出現CronHPA和HPA同時操作同一個scaleTargetRef的情境。因為CronHPA和HPA相互獨立無法感知，所以就會出現兩個Controller各自工作，後執行的操作會覆蓋先執行的操作。

CronHPA和HPA的相容解決方案

從上文可知，當CronHPA感知到HPA的目前狀態就能解決衝突問題。為了讓CronHPA能感知HPA的目前狀態，ACS將CronHPA中的scaleTargetRef設定為HPA對象本身而不是最終的工作負載對象。CronHPA在執行擴縮容操作時會先通過HPA對象來尋找真實的scaleTargetRef，進而根據這個狀態對工作負載對象進行相應調整，有效防止相互覆蓋的情況發生，保證擴縮容操作的一致性和可預期性。

CronHPA相容HPA的定義模板如下。

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

通過上述CronHPA的定義，CronHPA可以明確知曉HPA中的spec.minReplicas、spec.maxReplicas和status.desiredReplicas的數值，但是同時也知曉HPA中spec.scaleTargetRef所對應的當前Replicas值。CronHPA會通過調整HPA的方式感知HPA。CronHPA通過識別要達到的副本數與當前副本數兩者間的較大值，判斷是否需要擴縮容或修改HPA的上限；CronHPA通過識別CronHPA要達到的副本數與HPA的配置間的較小值，判斷是否需要修改HPA的下限。

以下根據不同的情境，解釋CronHPA相容HPA的規則。

HPA（min/max）	CronHPA	Deployment	擴縮容結果	相容規則說明
1/10	5	5	HPA（min/max）：1/10 Deployment：5	當CronHPA中的目標副本數和當前副本數一致時，HPA中的最大和最小副本數，以及應用當前的副本數無需變更。
1/10	4	5	HPA（min/max）：1/10 Deployment：5	當CronHPA中的目標副本數低於當前副本數時，保留當前副本數。
1/10	6	5	HPA（min/max）：6/10 Deployment：6	當CronHPA中的目標副本數高於當前副本數時，保留CronHPA的目標副本數。 CronHPA目標副本數高於HPA副本數下限（minReplicas）時，修改HPA的副本數下限。
5/10	4	5	HPA（min/max）：4/10 Deployment：5	當CronHPA中的目標副本數低於當前副本數時，保留當前應用副本數。 CronHPA目標副本數低於HPA副本數下限（minReplicas）時，修改HPA的副本數下限。
5/10	11	5	HPA（min/max）：11/11 Deployment：11	當CronHPA中的目標副本數高於當前副本數時，保留CronHPA的目標副本數。 CronHPA目標副本數高於HPA副本數上限（maxReplicas）時，修改HPA的副本數上限。

表格中參數說明如下：

HPA（min/max）：表示HPA定義中最小和最大的副本數值。
CronHPA：表示CronHPA設定的副本數。
Deployment：表示應該用擴縮前的副本數。

從上述看出，CronHPA不會直接調整Deployment的副本數目，而是通過HPA來操作Deployment，這樣可以避免HPA和CronHPA的衝突問題。