在 Kubernetes 中，您可以根據(jù)當前的資源需求來擴展工作負載。 這使您的集群能夠更靈活、更高效地對資源需求的變化做出反應。

縮放工作負載時，可以增加或減少由工作負載，或就地調整副本可用的資源。

第一種方法稱為水平縮放，而第二種方法稱為垂直縮放。

• 水平縮放：運行應用的多個實例
• 垂直縮放：調整分配給容器的 CPU 和內存資源的大小

有手動和自動方法可以擴展工作負載，重點是自動方法。

手動擴展工作負載

Kubernetes 支持手動擴展工作負載。可以進行水平縮放使用 kubeclt CLI。 對于垂直縮放，需要 patch 工作負載的資源定義。

自動擴展工作負載

Kubernetes 也支持工作負載的自動縮放，即自動水平縮放和自動垂直縮放。

Kubernetes 中的自動縮放是指自動更新管理一組 Pod 的對象。

水平擴展工作負載

在 Kubernetes 中，可以使用 HorizontalPodAutoscaler （HPA）自動水平縮放工作負載。

它被實現(xiàn)為 Kubernetes API 資源和控制器并定期調整數(shù)量副本以匹配觀察到的資源利用率，例如 CPU 或內存使用率。

HPA工作流程

HPA

垂直擴展工作負載

功能狀態(tài)： Kubernetes v1.25 [stable]

Kubernetes也支持使用 VerticalPodAutoscaler （VPA） 自動垂直縮放工作負載。但與 HPA 不同的是，VPA 默認不附帶 Kubernetes，而是一個單獨的項目：

VPA項目地址
https://github.com/kubernetes/autoscaler/tree/9f87b78df0f1d6e142234bb32e8acbd71295585a/vertical-pod-autoscaler。

安裝后，可以通過創(chuàng)建CustomResourceDefinitions（CRD），用于定義如何以及何時縮放托管副本的資源。

注意：需要將 Metrics Server 安裝到集群中，HPA 才能正常工作。

VPA工作流程：

VPA

目前，VPA可以在四種不同的模式下運行：

原地調整大小的限制

功能狀態(tài)： Kubernetes v1.27 [alpha]

目前在不重新啟動的情況下就地調整Pod和容器工作負載的大小需要 Kubernetes 版本 1.27 或更高版本。
此外，還需要啟用功能門：InPlaceVerticalScaling。

基于集群大小的自動縮放

對于需要根據(jù)集群大小（例如或其他系統(tǒng)組件）進行擴展的工作負載，可以使用集群比例自動縮放器，Cluster Proportional Autoscaler（CPA）。

與 VPA 一樣，CPA不是 Kubernetes 核心的一部分，而是作為其在GitHub 上擁有自己的項目：

CPA項目地址
https://github.com/kubernetes-sigs/cluster-proportional-autoscaler。

Cluster Proportional Autoscaler 監(jiān)視可調度的數(shù)量節(jié)點并相應地核心和縮放目標工作負載的副本數(shù)。

如果副本數(shù)應保持不變，則可以使用以下命令根據(jù)群集大小垂直擴展工作負載 Cluster Proportional Vertical Autoscaler。 該項目目前處于測試階段。

當群集比例自動縮放程序縮放工作負載的副本數(shù)時，群集比例垂直自動縮放程序根據(jù)節(jié)點或核心的數(shù)量調整工作負載（例如 Deployment 或 DaemonSet）的資源請求在群集中。

事件驅動的自動縮放

還可以根據(jù)事件擴展工作負載，例如使用 Kubernetes 事件驅動的自動縮放程序 （KEDA）。

KEDA

KEDA 是一個輕量級的開源 Kubernetes 事件驅動的自動縮放器，DevOps、SRE 和 Ops 團隊使用它來根據(jù)外部事件或觸發(fā)器水平擴展 Pod。KEDA 有助于擴展本機 Kubernetes 自動縮放解決方案的功能，這些解決方案依賴于標準資源指標，如 CPU 或內存。您可以將 KEDA 部署到 Kubernetes 集群中，并使用自定義資源定義 （CRD） 管理 Pod 的擴展。

KEDA 是 CNCF 畢業(yè)項目，能夠根據(jù)要處理的事件數(shù)數(shù)量擴展工作負載，例如隊列中的消息數(shù)。存在多種適配器可供選擇，供不同的事件源使用。

基于計劃的自動縮放

擴展工作負載的另一種策略是計劃擴展操作，例如，為了減少非高峰時段的資源消耗。

與事件驅動的自動縮放類似，這種行為可以結合使用 KEDA 和 它的 Cron 縮放控制器，允許您定義計劃，用于向內或向外擴展工作負載。

擴展群集基礎結構

如果擴展工作負載不足以滿足你的需求，您還可以擴展群集基礎結構本身。

集群縮放

擴展群集基礎結構通常意味著添加或刪除節(jié)點. 這可以使用以下兩個可用的自動縮放程序之一來完成：

• Cluster Autoscaler
• Karpenter

兩個擴展器的工作方式都是監(jiān)視標記為不可調度或未充分利用的節(jié)點，然后根據(jù)需要添加或刪除節(jié)點。

總結

Kubernetes 中的自動縮放是指自動更新管理Pod的工作負載，然后工作負載最終更新Pod定義來實現(xiàn)自動縮放。主要有以下幾種方案：

• HPA：水平縮放，擴縮容Pod實例數(shù)量
• VPA：垂直縮放，擴縮容Pod中容器的cpu或mem資源
• CPA：比例縮放，根據(jù)集群大小按比例進行HPA
• KEDA：事件驅動縮放，根據(jù)外部事件或觸發(fā)器水平擴展 Pod
• 集群節(jié)點縮放：據(jù)需要添加或刪除集群中的worker節(jié)點