按需開關(guān)更省錢，這樣的 Kubernetes 集群誰(shuí)不想要?
為了盡可能降低基礎(chǔ)設(shè)施成本，我們可以在不使用某些資源時(shí)將其關(guān)閉。然而此時(shí)的挑戰(zhàn)之處在于，決定在必要時(shí)該如何將資源自動(dòng)打開。本文將介紹如何使用 Linode Kubernetes Engine（LKE）部署一個(gè) Kubernetes 集群，并使用 Kubernetes Events-Driven Autoscaler（KEDA）將其收縮到 “零”，然后恢復(fù)原狀。
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為何要收縮到零
假設(shè)我們?cè)贙ubernetes上運(yùn)行了一個(gè)常見的資源密集型應(yīng)用，但我們只需要在工作時(shí)間里運(yùn)行該應(yīng)用。我們可能會(huì)希望在大家都下班后將其關(guān)閉，并在上班時(shí)間自動(dòng)重新打開。
我們可能希望關(guān)閉無(wú)人使用的開發(fā)環(huán)境
此時(shí)，雖然可以使用CronJob來(lái)縮放實(shí)例，但這只是權(quán)宜之計(jì)，只能按照預(yù)先設(shè)定的時(shí)間表照計(jì)劃運(yùn)行。
周末會(huì)怎么辦？公共假期又如何處理？如果整個(gè)團(tuán)隊(duì)都生病無(wú)法到崗呢？
與其編制一個(gè)不斷增長(zhǎng)的規(guī)則列表，不如根據(jù)流量來(lái)擴(kuò)展我們的工作負(fù)載。當(dāng)流量增加時(shí)，可以擴(kuò)展副本數(shù)量；當(dāng)沒(méi)有流量時(shí)，可以將整個(gè)應(yīng)用關(guān)閉。當(dāng)應(yīng)用關(guān)閉后又收到新的傳入請(qǐng)求后，Kubernetes 會(huì)啟動(dòng)至少一個(gè)副本來(lái)處理這些流量。
將應(yīng)用收縮至零有助于節(jié)約資源
下文我們將介紹該如何：
- 攔截去往應(yīng)用程序的所有流量；
- 監(jiān)控流量；并
- 設(shè)置 Autoscaler 調(diào)整副本數(shù)量或關(guān)閉應(yīng)用。
為供大家參考，相關(guān)代碼均已發(fā)布至 LearnK8s GitHub。
創(chuàng)建集群
首先需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè) Kubernetes 集群?？墒褂孟铝忻顒?chuàng)建一個(gè)集群并保存 kubeconfig 文件。
bash
$ linode-cli lke cluster-create \
--label cluster-manager \
--region eu-west \
--k8s_version 1.23
$ linode-cli lke kubeconfig-view "insert cluster id here" --text | tail +2 | base64 -d > kubeconfig我們可通過(guò)下列命令驗(yàn)證安裝過(guò)程已成功完成：
bash
$ kubectl get pods -A --kubecnotallow=kubeconfig用環(huán)境變量導(dǎo)出 kubeconfig 文件通常是一種比較方便的做法。為此可以運(yùn)行：
bash
$ export KUBECONFIG=${PWD}/kubeconfig
$ kubectl get pods接著需要部署應(yīng)用程序。
部署應(yīng)用程序
yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: podinfo
spec:
selector:
matchLabels:
app: podinfo
template:
metadata:
labels:
app: podinfo
spec:
containers:
- name: podinfo
image: stefanprodan/podinfo
ports:
- containerPort: 9898
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: podinfo
spec:
ports:
- port: 80
targetPort: 9898
selector:
app: podinfo使用下列命令提交 YAML 文件：
terminal|command=1|title=bash
$ kubectl apply -f 1-deployment.yaml隨后即可訪問(wèn)該應(yīng)用，為此請(qǐng)打開瀏覽器并訪問(wèn) localhost:8080。
bash
$ kubectl port-forward svc/podinfo 8080:80接著應(yīng)該就能看到這個(gè)應(yīng)用了。
接下來(lái)需要安裝 KEDA，也就是本例中將會(huì)用到的 Autoscaler。
KEDA：Kubernetes 事件驅(qū)動(dòng)的 Autoscaler
Kubernetes 提供的 Horizontal Pod Autoscaler（HPA）可以作為控制器動(dòng)態(tài)增減副本數(shù)量。然而 HPA 有一些不足之處：
- 無(wú)法拆箱即用，需要安裝 Metrics Server 匯總和暴露指標(biāo)。
- 無(wú)法縮放至零副本。
- 只能根據(jù)指標(biāo)縮放副本，并且無(wú)法攔截 HTTP 流量。
好在并非只能使用官方提供的 Autoscaler，我們還可以使用 KEDA。KEDA 是一種為下列三個(gè)組件打造的 Autoscaler：
- Scaler
- Metrics Adapter
- Controller
KEDA架構(gòu)
Scaler 類似于適配器，可以從數(shù)據(jù)庫(kù)、消息代理、遙測(cè)系統(tǒng)等處收集指標(biāo)。例如，HTTP Scaler 這個(gè)適配器就可以攔截并收集 HTTP 流量。我們可以在這里看到一個(gè)使用 RabbitMQ 的 Scaler 范例。
Metrics Adapter 負(fù)責(zé)以 Kubernetes 指標(biāo)管道可以使用的格式導(dǎo)出 Scaler 所收集的指標(biāo)。
最后，Controller 可以將所有這些組件緊密結(jié)合在一起：
- 使用適配器收集指標(biāo)，并將其暴露給指標(biāo) API。
- 注冊(cè)并管理 KEDA 指定的自定義資源定義（CRD），例如 ScaledObject、TriggerAuthentication 等。
- 代替我們創(chuàng)建并管理 Horizontal Pod Autoscaler。
理論上的介紹就是這些了，一起看看它們實(shí)際上是如何起效的。
我們可以使用 Helm 快速安裝 Controller，詳細(xì)的說(shuō)明和介紹請(qǐng)參閱 Helm 官網(wǎng)。
bash
$ helm repo add kedacore https://kedacore.github.io/charts
$ helm install keda kedacore/kedaKEDA 默認(rèn)并不包含 HTTP Scaler，因此需要單獨(dú)安裝：
bash
$ helm install http-add-on kedacore/keda-add-ons-http隨后就可以擴(kuò)展我們的應(yīng)用了。
定義 Autoscaling 策略
KEDA 的 HTTP 加載項(xiàng)會(huì)暴露出一個(gè) CRD，借此我們可以描述應(yīng)用程序的擴(kuò)展方式。一起看一個(gè)例子：
yaml
kind: HTTPScaledObject
apiVersion: http.keda.sh/v1alpha1
metadata:
name: podinfo
spec:
host: example.com
targetPendingRequests: 100
scaleTargetRef:
deployment: podinfo
service: podinfo
port: 80
replicas:
min: 0
max: 10該文件會(huì)指示攔截器將有關(guān) http://example.com 的請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給 podinfo 服務(wù)。
KEDA和HTTP攔截器
其中還包含了需要擴(kuò)展的部署的名稱，本例中為 podinfo。
使用下列命令將 YAML 提交至集群：
bash
$ kubectl apply -f scaled-object.yaml提交了上述定義后，Pod 被刪除了！為何會(huì)這樣？
在創(chuàng)建了 HTTPScaledObject 后，KEDA 會(huì)立即將該部署收縮到零，因?yàn)槟壳皼](méi)有流量。
為了進(jìn)行擴(kuò)展，我們必須向應(yīng)用發(fā)出 HTTP 請(qǐng)求。試試看連接到該服務(wù)并發(fā)出一個(gè)請(qǐng)求。
bash
$ kubectl port-forward svc/podinfo 8080:80這個(gè)命令被掛起了！
這種現(xiàn)象是合理的，因?yàn)槟壳皼](méi)有可以為請(qǐng)求提供服務(wù)的 Pod。但 Kubernetes 為何沒(méi)有將該部署擴(kuò)展為 1？
測(cè)試 KEDA 攔截器
在使用 Helm 安裝加載項(xiàng)時(shí)，會(huì)創(chuàng)建一個(gè)名為 keda-add-ons-http-interceptor-proxy 的 Kubernetes 服務(wù)。為了讓自動(dòng)擴(kuò)展能夠正常起效，HTTP 流量必須首先通過(guò)該服務(wù)進(jìn)行路由。我們可以用 kubectl port-forward 進(jìn)行測(cè)試：
shell
$ kubectl port-forward svc/keda-add-ons-http-interceptor-proxy 8080:8080這一次我們無(wú)法在瀏覽器中訪問(wèn)該 URL。
將 KEDA HTTP 加載項(xiàng)與入口配合使用
我們可以使用 Helm 安裝 Nginx-ingress controller：
bash
$ helm upgrade --install ingress-nginx ingress-nginx \
--repo https://kubernetes.github.io/ingress-nginx \
--namespace ingress-nginx --create-namespace隨后寫一個(gè)入口清單，將流量路由給 podinfo：
yaml
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
name: podinfo
spec:
ingressClassName: nginx
rules:
- host: example.com
http:
paths:
- path: /
pathType: Prefix
backend:
service:
name: keda-add-ons-http-interceptor-proxy # <- this
port:
number: 8080通過(guò)下列命令可以獲取負(fù)載均衡器的 IP 地址：
bash
LB_IP=$(kubectl get services -l "app.kubernetes.io/compnotallow=controller" -o jsnotallow="{.items[0].status.loadBalancer.ingress
[0].ip}" -n ingress-nginx)最后使用下列命令向應(yīng)用發(fā)出一個(gè)請(qǐng)求：
bash
curl $LB_IP -H "Host: example.com"起作用了！如果等待足夠長(zhǎng)的時(shí)間，我們還將注意到，該部署最終被收縮到零。
這與 Serverless on Kubernetes 有什么區(qū)別？
這種配置與 Kubernetes 上的 Serverless 框架（如 OpenFaaS）有一些顯著區(qū)別：
- 如果使用 KEDA，將無(wú)需調(diào)整應(yīng)用架構(gòu)，也不需要使用 SDK 來(lái)部署應(yīng)用。
- Serverless 框架負(fù)責(zé)路由和服務(wù)請(qǐng)求，我們只需要關(guān)注應(yīng)用邏輯。
- 如果使用 KEDA，所部署的是常規(guī)容器；如果使用 Serverless 框架，則并不總是如此。
這篇文章的內(nèi)容感覺(jué)還行吧？有沒(méi)有想要立即在 Linode 平臺(tái)上親自嘗試一下？別忘了，現(xiàn)在注冊(cè)可以免費(fèi)獲得價(jià)值 100 美元的使用額度，快點(diǎn)自己動(dòng)手體驗(yàn)本文介紹的功能和服務(wù)吧↓↓↓
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