零基礎攻略！如何使用kubectl和HPA擴展Kubernetes應用程序

現現在，Kubernetes已經徹底改變了軟件開發方式。Kubernetes做爲一個管理容器化工做負載及服務的開源平臺，其擁有可移植、可擴展的特性，並促進了聲明式配置和自動化，同時它還證實了本身是管理複雜微服務的主要參與者。而Kubernetes之因此可以在業界被普遍採用，究其緣由是Kubernetes迎合瞭如下需求：

• 企業想要在不斷地增加的同時維持低成本
• DevOps想要一個能夠大規模運行應用程序的穩定平臺
• 開發人員但願有一個可靠而且可複製的流程來編寫、測試和debug代碼

可是，你是否考慮過如何在使用實際須要的資源的同時得到強大的容器編排平臺？最佳資源利用的關鍵是知道須要擴展什麼應用程序以及什麼時候須要擴展應用程序。所以，在本文中，咱們將討論和學習如何擴展Kubernetes容器，而且咱們將特別關注兩類服務：kubectl和Horizontal Pod Autoscaler(HPA)。

kubectl

在絕大部分狀況下和Kubernetes交互是經過一個名爲kubectl的命令行工具。kubectl主要用於和Kubernetes API進行通訊來建立、更新以及刪除在Kubernetes內的工做負載。在下文中，咱們將提供一些常見的命令，你能夠利用它們開始管理Kubernetes。

大部分常見的kubectl命令都提供了要執行的特定操做或動做，好比建立、刪除等。這一方法一般涉及解釋描述Kubernetes中的對象（pod、服務、資源等）的文件（YAML或JSON）。這些文件可用於模板以及環境中的持續文件，而且幫助保持Kubernetes對聲明式配置的關注。命令行所指定的操做將會傳遞到API Server，而後根據須要與Kubernetes中的後端服務進行通訊。下方的表格能夠幫助你安裝kubectl：

請注意：隨着新版本的發佈，適用於Windows的kubectl的最佳版本會有所變化。想要找到目前最合適的二進制文件，請訪問如下網址：

https://storage.googleapis.com/kubernetes-release/release/stable.txt

並根據須要調整上述URL。

kubectl 句法

kubectl句法以下：

kubectl [command] [TYPE] [NAME] [flags]複製代碼

• Command：指你想要執行的動做（建立、刪除等）
• Type：指你要針對其執行命令的資源類型(Pod、Service等)
• Name：資源對象的名稱（區分大小寫），若是你不指定一個名稱，它會獲取全部與你命令匹配的資源信息。
• Flags：這部分在句法中不是必要的，可是當須要查找指定資源時，十分有用。例如，-namespace可讓你指定一個特定的命名空間，以在其中執行操做。

kubectl操做

如下示例能夠幫助你熟悉運行經常使用的kubectl操做：

kubectl apply - Apply or Update a resource from a file or stdin.
 
# Create a service using the definition in example-service.yaml.
 
kubectl apply -f example-service.yaml
 
kubectl get - List one or more resources.
 
# List all pods in plain-text output format.
 
kubectl get pods
 
# List all pods in plain-text output format and include additional information (such as node name).
 
kubectl describe - Display detailed state of one or more resources, including the uninitialized ones by default.
 
# Display the details of the node with name <node-name>.
 
kubectl describe nodes <node-name>
 
kubectl delete - Delete resources either from a file, stdin, or specifying label selectors, names, resource selectors, or resources.
 
# Delete a pod using the type and name specified in the pod.yaml file.
 
kubectl delete -f pod.yaml
 
# Delete all the pods and services that have the label name=<label-name>.
 
kubectl delete pods,services -l name=<label-name>
 
kubectl logs - Print the logs for a container in a pod.
 
# Return a snapshot of the logs from pod <pod-name>.
 
kubectl logs <pod-name>
 
# Start streaming the logs from pod <pod-name>. This is similar to the 'tail -f' Linux command.
 
kubectl logs -f <pod-name>複製代碼

以上都是kubectl中經常使用的操做，若是你想了解更多，能夠查閱kubectl的官方指南。此外，咱們在往期的文章中也有介紹：

你必定會用到的7條kubectl命令

使用Kubectl管理Kubernetes的全解教程

Horizontal Pod Autoscaler（HPA）

Pod水平自動伸縮（HPA）是Kubernetes的一個重要功能，它可讓你配置集羣以自動伸縮正在運行的服務。HPA實現爲一種Kubernetes API資源和controller。資源決定controller的行爲，controller會按期調整replication controller或部署中的副本數量，使觀察到的平均CPU利用率與用戶指定的目標相匹配。

同時，HPA實現爲控制迴路，其週期由controller manager的–horizontal-pod-autoscaler-sync-period標誌控制（默認值爲30秒）。

在每一個週期期間，controller manager 會根據每一個HPA定義中指定的指標來查詢資源利用率。Controller manager會從資源指標API（針對per-pod資源指標）或自定義指標API（針對全部其餘指標）中得到指標。

• 針對per-pod資源指標（如CPU）,controller會從資源指標API中爲HPA定位的每一個Pod獲取指標。而後，若是設置了目標利用率值，則controller將會把利用率值計算爲每一個pod中容器的同等資源請求的百分比。若是設置了目標原始值，則直接使用原始指標值。而後，controller將全部目標pod的利用率或原始值（取決於指定的目標類型）取平均值，併產生一個用於伸縮所需副本數量的比率。
• 針對per-pod自定義指標，controller的功能相似於per-pod資源指標，但它適用於原始值，而非利用率值。
• 對於對象指標，將會獲取單個指標（該指標描述了所討論的對象），並將其與目標值進行比較，以產生用於伸縮所需副本數量的比率。

HPA controller將會經過兩種不一樣的方式獲取指標：direct Heapster access和REST client access。當使用direct Heapster access時，HPA將會經過API server的服務代理子資源直接查詢Heapster。請注意，Heapster須要部署在集羣上並在kube-system命名空間中運行。

HPA的工做流程包含如下四個步驟，如圖所示：

1. 在設置默認30秒間隔期間，HPA會持續檢查你所配置的指標值
2. 若是達到指定閾值，則HPA嘗試增長pod的數量
3. HPA主要更新在部署中或replication controller中的副本數量
4. 而後，部署/replication controller將會添加任何額外所需的pod

當你推出HPA時請考慮如下因素：

• 默認的HPA檢查間隔是30秒，這個默認值能夠經過controller manager的— horizontal-pod-autoscaler-sync-period標誌進行配置。
• 默認的HPA相關指標容差爲10%。
• 在上一次擴展事件以後，HPA將會等待3分鐘，以使指標穩定下來。這一等待事件一樣能夠經過— horizontal-pod-autoscaler-upscale-delay標誌進行配置。
• 從上一次縮小事件開始，HPA將會等待5分鐘，以免autoscaler抖動。一樣能夠經過— horizontal-pod-autoscaler-downscale-delay標誌進行配置。
• 與replication controller相比，HPA最適合與部署對象或Pod指標配合使用，不適用於使用直接操做的replication controller的滾動更新。當你進行部署時，須要根據部署對象來管理底層副本集的大小。
• 當HPA與自定義指標（如Pod指標或對象指標）一塊兒使用時，你須要決定什麼時候進行伸縮。因爲Kubernetes支持多種指標，所以你能夠同時使用多種指標來決定伸縮的時間。請注意，Kubernetes會依照次序來考慮每一個指標。更多示例請查閱：
  https://kubernetes.io/docs/tasks/run-application/horizontal-pod-autoscale

結 論

在本文中，咱們討論了兩種擴展Kubernetes應用程序的主要工具，二者都是全部Kubernetes服務的關鍵組件。咱們看到了如何安裝而且使用不一樣的功能，如應用、獲取、刪除、描述以及kubectl的日誌等。同時，咱們回顧並瞭解有關Horizontal Pod Autoscaler的信息，例如它是如何工做的以及它對任意Kubernetes服務的重要性。在擴展微服務應用程序時，kubectl和HPA都是Kubernetes的重要功能。

在上個月發佈的Rancher 2.3中，已經集成了HPA功能，能夠在Rancher中經過UI使用。目前，Rancher 2.3也已經stable，若是想要更全面地瞭解Rancher 2.3關注咱們下週三晚上的Rancher K8S雲課堂吧！

歡迎添加小助手（wx：rancher2)，進官方技術羣，瞭解更多Kubernetes使用攻略