黄东旭解析 TiDB 的核心优势
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2023-11-06
弹性伸缩的原理与实践，使用伸缩配置特性实现自动扩缩容
弹性伸缩的原理与实践
随着云计算技术的不断发展，弹性伸缩已成为云原生应用中不可或缺的一部分。在Kubernetes中，Service和Host是弹性伸缩的两个重要概念，它们能够实现应用的自动扩缩容。本文将介绍如何通过Rancher webhook微服务实现Service/Host的弹性伸缩。
一、Service/Host概述
在Kubernetes中，Service是一个抽象概念，用于将一组Pod中的网络流量路由到某个具体的服务。通过使用不同的负载均衡方式，可以将流量均衡到多个副本实例上。当集群中新增Pod时，Service会自动更新，将新的Pod加入到负载均衡中。当某个Pod出现故障时，Service会自动更新，将其从负载均衡中剔除。
相比之下，Host则是更加基础的物理概念，代表集群中的一个物理节点。Host的弹性和伸缩性通常由集群管理器负责管理，例如通过自动添加或删除节点来实现自动扩缩容。
二、弹性伸缩的实现方法
实现Service和Host的弹性伸缩主要涉及两个核心问题：监控和触发机制。要实现自动弹性伸缩，我们需要在Kubernetes集群中安装一个webhook组件，用于监听集群中的事件并触发相应的伸缩操作。
具体来说，webhook组件需要监听以下几个事件类型：
1、Pod Add/Update/Delete事件：当有新的Pod被创建、更新或删除时，webhook需要触发相应的伸缩操作。
2、Node Add/Update/Delete事件：当有新的节点被添加、更新或删除时，webhook需要触发相应的节点管理操作。
3、Service Add/Update/Delete事件：当有新的Service被创建、更新或删除时，webhook需要触发相应的伸缩操作。
一旦webhook接收到以上事件类型之一，它将向伸缩组件发送一个请求，以执行相应的伸缩操作。伸缩组件可以是任何支持Kubernetes API的对象，例如Horizontal Pod Autoscaler (HPA)、Deployment、Stateful Set等。
三、实践案例
为了更好地理解如何实现Service/Host的弹性伸缩，我们以HPA为例来讲解一下具体步骤。HPA是一种通过测量自定义指标来实现自动缩放的部署对象。通过使用webhook和HPA，我们可以轻松地实现Service的自动缩放。
首先，我们需要在Rancher中创建一个名为“scale-svc”的webhook，并指定其监听的event类型为“Service Add/Update/Delete”。当有新的Service被创建、更新或删除时，scale-svc将向HPA发送一个自定义指标的请求，以执行相应的伸缩操作。
接下来，我们需要在Rancher中创建一个名为“scale-svc-hpa”的HPA对象，并将其目标类型设置为“Custom Metrics”。同时，我们需要指定一个自定义指标名称（如“requests.servicename”），并定义一个目标值（如“50”）。这样，当该Service的请求量超过50时，HPA将自动创建新的Pod副本实例。
最后，我们需要在Kubernetes集群中创建一个名为“servicename”的Service对象，并指定其selector标签（如“app=servicename”）。这样，只有标签为“app=servicename”的应用会被该Service路由流量。
四、注意事项
在实现Service/Host的弹性伸缩时，需要注意以下几点：
1、监控和触发机制需要合理配置：不同的应用场景需要不同的监控和触发机制。例如，对于CPU和内存等基础资源的使用情况，我们可以使用Horizontal Pod Autoscaler (HPA)进行自动缩放；而对于外部流量等动态负载，我们可以使用Ingress对象进行路由和负载均衡。
2、需要考虑容错机制：在实现弹性伸缩时，我们需要考虑容错机制，以避免因故障而导致整个应用瘫痪。例如，当某个Pod出现故障时，我们需要将其从负载均衡中剔除；当某个节点出现故障时，我们需要将其从节点列表中移除等。
使用伸缩配置特性实现自动扩缩容
步骤一：创建配置项
按照以下步骤创建所需的实例RAM角色、标签、密钥对和实例自定义数据。
创建标签。
创建密钥对。
创建实例RAM角色。
生成实例自定义数据。
本示例中，创建了一个Shell脚本，实现在实例首次启动后向/root/output10.txt文件写入字符串Hello World. The time is now{当前时间}。脚本示例如下：
说明
本文使用的Shell脚本比较简单，您可以根据自己的需求定制脚本，在实例启动时自动实现更多功能。
脚本经过Base64编码后内容如下：
步骤二：应用配置项
按照以下步骤创建伸缩组和伸缩配置，并在伸缩配置中应用步骤一中创建的配置项。
创建伸缩组。
创建伸缩组时，请注意以下配置项：
创建并启动伸缩配置。
创建伸缩配置时，请注意以下配置项：
启用伸缩组。
步骤三：验证自定义配置效果
由于创建伸缩组时指定组内最小实例数为1，在启用伸缩组后即会自动创建1台实例（以ECS实例为例），保证伸缩组满足最小实例数的限制。
查看自动创建出的ECS实例。
在云服务器ID/名称列中，单击实例ID，查看ECS实例详情。
下图为实例详情，可见伸缩配置中的标签和实例RAM角色配置已生效。
使用SSH密钥对登录实例。
下图为登录成功的效果，表示伸缩配置中的SSH密钥对配置已生效。
运行以下命令，查看/root/output10.txt文件内容。
下图为文件内容，表示伸缩配置中的实例自定义数据配置已生效。
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