Kubernetes Vertical Pod Autoscaler （VPA） 是一种自动缩放器，可以根据历史资源使用情况对CPU memory 的 request 和 limit 调整。如果使用得当，可以帮助您在容器级别高效、自动地分配 Kubernetes 集群的资源。
从技术角度了解 VPA 的工作原理以及它的作用可以更好的利用这种机制
本文将介绍三种类型的自动扩缩容，然后详细探讨 VPA 的用法和优势，以便可以使用 Kubernetes VPA！
Kubernetes三种自动扩缩容机制
有三种类型的 K8s 自动扩缩容机制，每种都有不同的用途。它们是：
- Horizontal Pod Autoscaler（HPA）：调整应用程序的副本数。HPA 根据 CPU 利用率扩展复制控制器、部署、副本集或有状态集中的 Pod 数量。HPA 还可以配置为根据自定义或外部指标做出扩展决策。
- Cluster Autoscaler （CA）：调整集群中的节点数。当节点没有足够的资源来运行 Pod（添加节点）或节点仍未充分利用时，群集自动缩放程序会自动添加或删除群集中的节点，并且可以将其 Pod 分配给另一个节点（删除节点）。
- Vertical Pod Autoscaler （VPA）：调整集群中容器的资源请求和限制。
什么是 Kubernetes VPA？
Kubernetes Vertical Pod Autoscaler （VPA） 是在集群中安装的组件。它增加和减少容器 CPU 和内存资源配置，使集群资源分配与实际使用情况保持一致。
接下来，介绍一些重要的 VPA 概念。
Kubernetes VPA 资源配置类型
使用 VPA，我们可以在 Pod 的每个容器上管理两种不同类型的资源配置：
- 请求Requests
- 限制Limits
什么是请求？
请求定义容器所需的最小资源量。例如，应用程序可以使用超过 256MB 的内存，但如果其请求是 256MB 的内存，则 Kubernetes 将保证容器至少为 256MB。
什么是限制？
限制定义给定容器可以消耗的最大资源量。您的应用程序可能需要至少 256MB 的内存，但您可能希望确保它消耗的内存不超过 512MB，即将其内存消耗限制为 512MB
Kubernetes VPA vs. HPA
从根本上说，VPA 和 HPA 之间的区别在于它们的扩展方式。HPA 通过添加或删除 Pod 进行扩展，从而水平扩展容量。但是，VPA 通过增加或减少现有 Pod 容器中的 CPU 和内存资源进行扩展，从而垂直扩展容量。下表更详细地解释了 Kubernetes VPA 和 HPA 之间的差异。
| 需要调整容量 | HPA | VPA |
|---|---|---|
| 需要扩容时 | 添加更多Pod | 增加现有 Pod 容器的 CPU 或内存资源 |
| 需要缩容时 | 移除Pod | 减少现有 Pod 容器的 CPU 或内存资源 |
参考下图了解 VPA 的工作原理：
VPA 的组件
VPA 部署有三个主要组件：VPA Recommender, VPA Updater, and VPA Admission Controller。
VPA Recommender：
- 监视资源利用率并计算目标值。
- 查看指标历史记录、OOM 事件和部署spec，并提出公平的请求。限制根据定义的限制-请求比例提高/降低。
VPA 更新程序：
- 逐出那些需要新资源限制的 Pod。
- 实现Recommender建议的内容（如果定义了“updateMode： Auto”）。
VPA 准入控制器：
- 每当 VPA 更新程序逐出并重新启动容器时，都会在新容器启动之前更改 CPU 和内存设置（使用 Webhook）。
- 如果 Pod 需要在垂直容器自动缩放程序将 updateMode 设置为“自动”时更改容器的资源请求，则逐出容器。由于 Kubernetes 的设计，修改正在运行的 Pod 的资源请求的唯一方法是重新创建 Pod。
Kubernetes VPA 如何工作？
下图提供了 Kubernetes VPA 如何工作的实际示例，并随后对每个步骤进行了编号说明。
- 用户配置 VPA。
- VPA Recommender从指标服务器读取 VPA 配置和资源利用率指标。
- VPA Recommender提供容器资源建议。
- VPA Updater程序会读取容器资源建议。
- VPA Updater程序启动容器终止。
- deployment意识到容器已终止，并将重新创建容器以匹配其副本配置。
- 当容器处于重新创建过程中时，VPA Admission Controller会获取容器资源建议。由于 Kubernetes 不支持动态更改正在运行的 Pod 的资源限制，因此 VPA 无法使用新的限制更新现有 Pod。它会终止使用过时限制的 Pod。当容器的控制器从 Kubernetes API 服务请求替换时，VPA Admission Controller会将更新的资源请求和限制值注入到新容器的spec中。
- 最后，VPA 准入控制器会覆盖对容器的建议。在我们的示例中，VPA 准入控制器向 Pod 添加了一个“250m”CPU。
Kubernetes VPA 的局限性
VPA 在许多应用程序中都很有用，但有几个重要的限制需要牢记。文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-402739.html
- 请勿将垂直容器自动缩放与水平容器自动缩放机制一起使用，后者根据相同的资源指标（如 CPU 和内存使用情况）进行缩放。这是因为当指标（CPU/内存）达到其定义的阈值时，VPA 和 HPA 将同时发生扩展事件，这可能会产生未知的副作用并可能导致问题。
- VPA 可能会建议比集群中可用的资源更多，从而导致 Pod 未分配给节点（由于资源不足），因此永远不会运行。若要克服此限制，最好将 LimitRange 设置为最大可用资源。这将确保 Pod 请求的资源不会超过限制范围定义的资源。
总结
以下是本文关键要点的摘要：文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-402739.html
- Kubernetes 中有三种类型的自动缩放：Horizontal Pod Autoscaler, Cluster Autoscaler, and Vertical Pod Autoscaler
- 三种自动扩缩容机制都是不同的，了解不同他们的工作原理将有助于更好地配置集群。
- 在没有 VPA 的情况下使用 HPA 可能会通过复制未充分利用的 Pod 来满足不断增加的工作负载来积累浪费的资源。
- 使用 VPA 时，请确保设置每个 Pod 的最大资源数，因为 VPA 建议可能会超过集群中的可用资源。
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