原標(biāo)題：Kubernetes Autoscaler增加對(duì)百度云容器引擎CCE的支

在眾多企業(yè)的容器化應(yīng)用和實(shí)踐中，彈性伸縮一直是個(gè)很重要的話題。受益于容器本身輕量級(jí)、快速啟動(dòng)的特性，容器化應(yīng)用的規(guī)模部署變得愈發(fā)靈活彈性。

那么容器集群的運(yùn)維者就會(huì)問(wèn)到：我應(yīng)該保持多大的節(jié)點(diǎn)規(guī)模來(lái)滿足應(yīng)用隨時(shí)變化的資源需求？能否讓集群所占用的底層資源也隨著應(yīng)用規(guī)模的變化而靈活縮放呢？

Cluster-Autoscaler(后文中將簡(jiǎn)稱(chēng)為CA) 就是Kubernetes中用于解決以上疑問(wèn)的組件，它幫助用戶(hù)實(shí)現(xiàn)了容器集群規(guī)模的動(dòng)態(tài)伸縮，能夠自動(dòng)根據(jù)部署的應(yīng)用所請(qǐng)求的資源量來(lái)維持集群大小，當(dāng)集群資源過(guò)剩時(shí)自動(dòng)釋放部分資源，當(dāng)資源不足時(shí)完成資源的申請(qǐng)并將其加入集群。CA一方面提高了底層資源的利用率，為企業(yè)節(jié)約成本。另一方面也大大降低了人力運(yùn)維集群的負(fù)擔(dān)。

百度云獲得社區(qū)官方支持

CA組件雖然是Kubernetes社區(qū)的開(kāi)源組件，但并不意味著將它部署在集群內(nèi)就可以正常開(kāi)始工作。因?yàn)镃A的工作涉及到集群節(jié)點(diǎn)信息的查詢(xún)、節(jié)點(diǎn)的創(chuàng)建和釋放等， CA需要與底層資源平臺(tái)提供的接口進(jìn)行交互，而這些接口通常是由不同的云廠商提供的，因此將CA應(yīng)用到不同云平臺(tái)往往需要大量的改造工作。

在此之前，Kubernetes社區(qū)官方只支持部分云平臺(tái)，本次加入對(duì)百度云容器引擎CCE的支持，使百度云成為國(guó)內(nèi)第二個(gè)得到Kubernetes Autoscaler官方支持的云廠商。這意味著用戶(hù)在使用百度云容器引擎CCE時(shí)，可以無(wú)縫體驗(yàn)CA組件帶來(lái)的靈活和彈性，無(wú)需關(guān)心底層資源的差異性。

除了彈性伸縮以外，百度云容器團(tuán)隊(duì)一直以來(lái)都在積極參與開(kāi)源社區(qū)的重要項(xiàng)目，從Kubernetes v0.8版本推出之際就開(kāi)始進(jìn)行生產(chǎn)級(jí)別的實(shí)踐，是國(guó)內(nèi)Kubernetes容器技術(shù)的最早踐行者之一。

2018年百度云繼續(xù)與開(kāi)源社區(qū)保持良好的合作，為Kubernetes主庫(kù)提交總共25個(gè)PullRequest，合入14個(gè)，主要集中在scheduler、auto-scaling等模塊。同時(shí)成為Kubernetes子項(xiàng)目kube-batchd的Maintainer，并在LinuxCon和KubeCon上對(duì)paddle-k8s-operator和kube-batchd項(xiàng)目進(jìn)行主題演講。

百度云今年在開(kāi)源領(lǐng)域發(fā)布了兩個(gè)云提供商：cloud-provider-baiducloud與cluster-api-provider-baiducloud，為整合入Kubernetes主庫(kù)進(jìn)行準(zhǔn)備，同時(shí)百度云CCE已經(jīng)在2018年年初正式通過(guò)Kubernetes公有云統(tǒng)一化認(rèn)證。

CCE自動(dòng)擴(kuò)縮容功能

基于Kubernetes CA組件，CCE為用戶(hù)提供了便捷的自動(dòng)擴(kuò)縮容功能,使得該組件的使用更加便捷。用戶(hù)可以在集群詳情中找到自動(dòng)擴(kuò)縮容的開(kāi)關(guān)，如下圖所示：

如果需要使用自動(dòng)擴(kuò)縮容的能力只需要將開(kāi)關(guān)打開(kāi)，然后設(shè)置擴(kuò)縮容的節(jié)點(diǎn)數(shù)范圍即可。打開(kāi)之后，CCE的自動(dòng)擴(kuò)縮容會(huì)啟用集群中的CA組件，并依靠CA組件在資源不足或者過(guò)剩時(shí)自動(dòng)創(chuàng)建和釋放集群中的BCC節(jié)點(diǎn)。

所有打開(kāi)了自動(dòng)擴(kuò)縮容功能的集群，CCE都將在集群名稱(chēng)右下角進(jìn)行標(biāo)識(shí)，以便用戶(hù)區(qū)分。需要注意的是自動(dòng)擴(kuò)縮容可能會(huì)觸發(fā)節(jié)點(diǎn)釋放的操作，將會(huì)同步釋放節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)的后付費(fèi)公網(wǎng)IP和云磁盤(pán)，因此在開(kāi)啟該功能之前，請(qǐng)務(wù)必閱讀相關(guān)文檔，以避免縮容造成的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)損失。

在現(xiàn)有功能基礎(chǔ)上，CCE還會(huì)繼續(xù)對(duì)自動(dòng)擴(kuò)縮容能力進(jìn)行擴(kuò)展，未來(lái)將支持更加豐富的擴(kuò)縮容策略，用戶(hù)可以靈活地自定義擴(kuò)容時(shí)使用的節(jié)點(diǎn)配置，并在縮容時(shí)對(duì)可能有持久化存儲(chǔ)的資源進(jìn)行保護(hù)。

實(shí)現(xiàn)原理與技術(shù)細(xì)節(jié)

在開(kāi)啟CCE的自動(dòng)擴(kuò)縮容功能后，當(dāng)pod由于資源不足而調(diào)度失敗，即有pod一直處于Pending狀態(tài)時(shí)，CA會(huì)采取擴(kuò)容操作；當(dāng)node的資源利用率較低時(shí)，且此node上存在的pod都能被重新調(diào)度到其他node上運(yùn)行時(shí)，CA會(huì)采取縮容操作。如果你的集群同時(shí)也啟用了HPA（Horizontal Pod Autoscaling，是k8s中pod的水平自動(dòng)擴(kuò)展），那么CA也能與HPA協(xié)同工作，例如：當(dāng)CPU負(fù)載增加，HPA擴(kuò)容pod，如果此pod因?yàn)橘Y源不足無(wú)法被調(diào)度，則此時(shí)CA會(huì)擴(kuò)容節(jié)點(diǎn)。當(dāng)CPU負(fù)載減小，HPA減少pod，CA發(fā)現(xiàn)有節(jié)點(diǎn)資源利用率低甚至已經(jīng)是空時(shí)，CA就會(huì)刪除此節(jié)點(diǎn)。

Kubernetes的CA組件由以下幾個(gè)模塊組成：

• CA autoscaler：核心模塊，負(fù)責(zé)整體擴(kuò)縮容功能
• Estimator：負(fù)責(zé)評(píng)估計(jì)算擴(kuò)容節(jié)點(diǎn)
• Simulator：負(fù)責(zé)模擬調(diào)度，計(jì)算縮容節(jié)點(diǎn)
• CA Cloud-Provider：與云交互進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的增刪操作。

其中CA Cloud-Provider部分每個(gè)云廠商的實(shí)現(xiàn)都不一樣，基于百度云的實(shí)現(xiàn)在這筆PR中被合入了Kubernetes autoscaler開(kāi)源庫(kù)。

CA組件的整體架構(gòu)如下圖所示：

其中CA與百度云CCE相關(guān)的適配通過(guò)以下模塊實(shí)現(xiàn)：

• CCE Manager：CCE Cluster-Autoscaler的中控模塊，初始化各項(xiàng)配置，開(kāi)啟定時(shí)器緩存擴(kuò)縮容相關(guān)信息
• ASG-Cache：緩存擴(kuò)縮容各項(xiàng)配置
• CloudProvider：能夠獲得集群內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)的相關(guān)信息，用戶(hù)配置的擴(kuò)縮容相關(guān)信息
• NodeGroup：能夠根據(jù)擴(kuò)縮容的估算結(jié)果，安全的擴(kuò)容集群或者縮容集群
• Cloud-SDK：對(duì)BCE中BCC、CCE的OpenAPI的封裝，用于下單擴(kuò)容集群、刪除空閑節(jié)點(diǎn)、查詢(xún)集群節(jié)點(diǎn)信息等

如果你也認(rèn)為自動(dòng)擴(kuò)縮容的功能會(huì)為你的容器化架構(gòu)帶來(lái)幫助的話，請(qǐng)登錄百度云CCE服務(wù)網(wǎng)站或關(guān)注百度云微信公眾號(hào)了解更多。

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