Kubernetes 认证管理员 (CKA) 学习指南 (Chinese Edition), 2nd Edition

第12章 工作负载扩展

本作品已使用人工智能进行翻译。欢迎您提供反馈和意见：[e-mail]

工作负载 需要进行扩展的原因有多种，尤其是在需求增长时需要保持最佳性能。例如，应用程序随着人气提升可能面临用户激增的情况，或者随着时间推移需要处理更庞大的数据量。

在Kubernetes中，工作负载扩展主要通过两种方式实现：增加分配给每个Pod的资源（垂直扩展），或调整并发运行的Pod数量（水平扩展）。水平扩展特别适用于处理波动性工作负载，确保应用程序在CPU、内存和I/O等资源承受不同压力时仍保持响应能力和弹性。

本章将指导您如何手动调整副本数量以应对应用程序负载增长。此外，我们将深入探讨 API 原语 HorizontalPodAutoscaler（HPA） ，该工具可根据 CPU 和内存等资源阈值自动扩展受管 Pod 集群。 本章不涉及由 API 原语 VerticalPodAutoscaler (VPA) 实现的垂直扩展，因其不在考试范围之内。

课程目标覆盖范围

本章涵盖以下课程目标：

• 配置工作负载自动缩放

工作负载的手动扩展

手动扩展 工作负载 需要指定要运行的固定 Pod 数量。该数量应基于从生产环境收集的实际使用指标，或通过开发阶段的负载测试进行估算。

然而，由于应用流量可能出现突发性波动（急剧上升或逐渐下降），您需要持续监控并调整Pod数量 以匹配需求。若未能及时调整，可能导致资源浪费的过度配置，或造成性能下降和用户体验恶化的配置不足。

手动缩放部署

通过部署控制副本数量的扩展（增加或减少）过程相当简单。您可以使用编辑 deployment 编辑运行中的对象并修改spec.replicas 属性值，或使用命令式缩放部署命令 。在实际生产环境中，建议编辑部署 YAML 清单文件，将其提交至版本控制系统并应用变更。以下命令将副本数从 4 增加至 6：

$ kubectl scale deployment app-cache --replicas=6
deployment.apps/app-cache scaled

通过-w命令行参数可实时观察副本创建过程。您将看到新创建 Pod 的状态从Container​Creat⁠ing变为Running：

$ kubectl get pods -w
NAME                         READY   STATUS              RESTARTS   AGE
app-cache-5d6748d8b9-6cc4j   1/1     ContainerCreating   0          11s
app-cache-5d6748d8b9-6rmlj   1/1     Running             0          28m
app-cache-5d6748d8b9-6z7g5   1/1     ContainerCreating   0          11s
app-cache-5d6748d8b9-96dzf   1/1     Running             0          28m
app-cache-5d6748d8b9-jkjsv   1/1     Running             0          28m
app-cache-5d6748d8b9-svrxw   1/1     Running             0          28m

手动调整副本数量需要一定试错过程。您仍需监控系统负载，判断当前副本数量是否足以处理传入流量。

手动扩展 StatefulSet

另一种可手动扩展的API原语是 。StatefulSet旨在通过一组Pod管理有状态应用程序（如数据库）。与Deployment类似，StatefulSet定义了Pod模板；但其每个副本都保证具有唯一且持久的身份标识。同样地，StatefulSet也使用ReplicaSet来管理副本。 ...