自动缩放群集以满足 Azure Kubernetes 服务 (AKS) 中的应用程序需求

若要满足 Azure Kubernetes 服务 (AKS) 中的应用程序需求,可能需要调整运行工作负载的节点数。 群集自动缩放程序组件可以监视群集中由于资源约束而无法进行计划的 Pod。 检测到问题时,节点池中的节点数会增加,以满足应用程序需求。 还会定期检查节点是否缺少正在运行的 Pod,随后根据需要减少节点数。 这种自动增加或减少 AKS 群集中的节点数的功能使你可以运行具有成本效益的高效群集。

本文演示如何在 AKS 群集中启用和管理群集自动缩放程序。

准备阶段

本文要求运行 Azure CLI 2.0.76 或更高版本。 运行 az --version 即可查找版本。 如果需要进行安装或升级,请参阅安装 Azure CLI

关于群集自动缩放程序

若要进行调整以适应不断变化的应用程序需求(如工作日与夜间或周末之间),群集通常需要一种自动缩放方式。 AKS 群集可以采用两种方式之一进行缩放:

  • 群集自动缩放程序会监视由于资源约束而无法在节点上计划的 Pod。 群集随后会自动增加节点数。
  • 水平 Pod 自动缩放程序会在 Kubernetes 群集中使用指标服务器来监视 Pod 的资源需求。 如果应用程序需要更多资源,则会自动增加 Pod 数以满足需求。

群集自动缩放程序和水平 Pod 自动缩放程序通常协同工作以支持所需的应用程序需求

水平 Pod 自动缩放程序和群集自动缩放程序随后还可以根据需要减少 Pod 和节点数。 当已有一段时间存在未使用的容量时,群集自动缩放程序会减少节点数。 要由群集自动缩放程序删除的节点上的 Pod 会在群集中的其他位置安全地进行计划。 如果无法移动 Pod,则群集自动缩放程序可能无法纵向缩减,如以下情况:

  • Pod 直接创建,不由控制器对象(如部署或副本集)提供支持。
  • Pod 中断预算 (PDB) 限制太多,不允许 Pod 数低于特定阈值。
  • Pod 使用在不同节点上进行计划时无法遵循的节点选择器或反相关性。

有关群集自动缩放程序如何可能无法减少的详细信息,请参阅哪些类型的 Pod 可能会阻止群集自动缩放程序删除节点?

群集自动缩放程序对诸如缩放事件与资源阈值之间的时间间隔等内容使用启动参数。 有关群集自动缩放程序使用的参数的详细信息,请参阅使用自动缩放程序配置文件

群集和水平 Pod 自动缩放程序可以协同工作,通常部署在一个群集中。 结合使用时,水平 Pod 自动缩放程序侧重于运行满足应用程序需求所需的 Pod 数。 群集自动缩放程序侧重于运行支持计划 Pod 所需的节点数。

备注

使用群集自动缩放程序时,会禁用手动缩放。 请让群集自动缩放程序确定所需的节点数。 如果要手动缩放群集,则禁用群集自动缩放程序

创建 AKS 群集并启用群集自动缩放程序

如果需要创建 AKS 群集,请使用 az aks create 命令。 若要在群集的节点池中启用和配置群集自动缩放程序,请使用 --enable-cluster-autoscaler 参数,并指定节点 --min-count--max-count

重要

群集自动缩放程序是 Kubernetes 组件。 虽然 AKS 群集对节点使用虚拟机规模集,但请勿在 Azure 门户中或使用 Azure CLI 手动启用或编辑规模集自动缩放设置。 让 Kubernetes 群集自动缩放程序管理所需的规模设置。 有关详细信息,请参阅我可以修改节点资源组中的 AKS 资源吗?

以下示例使用虚拟机规模集支持的单个节点池创建 AKS 群集。 它还在群集的节点池中启用群集自动缩放程序,并将节点的最小数目设置为 1,最大数目设置为 3

# First create a resource group
az group create --name myResourceGroup --location chinaeast2

# Now create the AKS cluster and enable the cluster autoscaler
az aks create \
  --resource-group myResourceGroup \
  --name myAKSCluster \
  --node-count 1 \
  --vm-set-type VirtualMachineScaleSets \
  --load-balancer-sku standard \
  --enable-cluster-autoscaler \
  --min-count 1 \
  --max-count 3

创建群集并配置群集自动缩放程序设置需要几分钟时间。

更新现有的 AKS 群集以启用群集自动缩放程序

使用 az aks update 命令来启用和配置现有群集的节点池上的群集自动缩放程序。 使用 --enable-cluster-autoscaler 参数,并指定节点 --min-count--max-count

重要

群集自动缩放程序是 Kubernetes 组件。 虽然 AKS 群集对节点使用虚拟机规模集,但请勿在 Azure 门户中或使用 Azure CLI 手动启用或编辑规模集自动缩放设置。 让 Kubernetes 群集自动缩放程序管理所需的规模设置。 有关详细信息,请参阅我可以修改节点资源组中的 AKS 资源吗?

以下示例更新现有 AKS 群集以在群集的节点池中启用群集自动缩放程序,并将节点的最小数目设置为 1,最大数目设置为 3 :

az aks update \
  --resource-group myResourceGroup \
  --name myAKSCluster \
  --enable-cluster-autoscaler \
  --min-count 1 \
  --max-count 3

更新群集并配置群集自动缩放程序设置需要几分钟时间。

更改群集自动缩放程序设置

重要

如果 AKS 群集包含多个节点池,请跳到使用多个代理池进行自动缩放部分。 包含多个代理池的群集要求使用 az aks nodepool 命令集而不是 az aks 来更改节点池特定的属性。

在创建 AKS 群集或更新现有节点池的上一步骤中,群集自动缩放程序最小节点计数设置为 1,且最大节点计数设置为 3。 随着应用程序需求发生变化,可能需要调整群集自动缩放程序节点计数。

若要更改节点计数,请使用 az aks update 命令。

az aks update \
  --resource-group myResourceGroup \
  --name myAKSCluster \
  --update-cluster-autoscaler \
  --min-count 1 \
  --max-count 5

以上示例将 myAKSCluster 中单个节点池上的群集自动缩放程序更新为最少 1 个和最多 5 个节点。

备注

群集自动缩放程序根据每个节点池上设置的最小计数和最大计数来做出缩放决定,但更新最小计数或最大计数后不会强制执行。 例如,如果当前节点计数为 3,则将最小计数设置为 5 不会立即将池扩展到 5。 如果节点池的最小计数大于当前节点数的值,则当存在足够多的计划外 Pod(需要 2 个额外的新节点并触发自动缩放程序事件)时,将采用新的最小或最大设置。 缩放事件之后,将遵循新的计数限制。

监视应用程序和服务的性能,并调整群集自动缩放程序节点计数以匹配所需性能。

使用自动缩放程序配置文件

还可以通过更改群集范围的自动缩放程序配置文件中的默认值,来配置群集自动缩放程序的更高粒度详细信息。 例如,在节点未充分利用 10 分钟后,将发生纵向缩减事件。 如果你的工作负荷每 15 分钟运行一次,则可能需要更改自动缩放程序配置文件,以便在 15 到 20 分钟后纵向缩减未充分利用的节点。 启用群集自动缩放程序后,除非指定不同的设置,否则将使用默认配置文件。 可以更新群集自动缩放程序配置文件中的以下设置:

设置 说明 默认值
scan-interval 重新评估群集纵向扩展或缩减的频率 10 秒
scale-down-delay-after-add 纵向扩展后经过多长时间恢复评估纵向缩减 10 分钟
scale-down-delay-after-delete 删除节点后经过多长时间恢复评估纵向缩减 scan-interval
scale-down-delay-after-failure 纵向缩减失败后经过多长时间恢复评估纵向缩减 3 分钟
scale-down-unneeded-time 在节点符合纵向缩减的条件之前应有多长时间不需要它 10 分钟
scale-down-unready-time 在未准备就绪的节点符合纵向缩减的条件之前应有多长时间不需要它 20 分钟
scale-down-utilization-threshold 节点利用率级别,定义为所请求资源的总和除以容量,低于计算结果的节点可被视为符合纵向缩减的条件 0.5
max-graceful-termination-sec 群集自动缩放程序在尝试纵向缩减节点时等待 Pod 终止的最大秒数 600 秒
balance-similar-node-groups 检测类似节点池并在各池之间均衡节点数 false
扩展器 要在纵向扩展中使用的节点池扩展器的类型。 可能的值:most-podsrandomleast-wastepriority random
skip-nodes-with-local-storage 如果为 true,则群集自动缩放程序将永远不会删除具有包含本地存储的 Pod 的节点,例如 EmptyDir 或 HostPath true
skip-nodes-with-system-pods 如果为 true,则群集自动缩放程序将永远不会从 kube-system 中删除具有 Pod 的节点(DaemonSet 或 mirror Pod 除外) true
max-empty-bulk-delete 可同时删除的空节点的最大数目 10 个节点
new-pod-scale-up-delay 对于突发/批量缩放场景,如果你希望 CA 在 kubernetes 计划程序计划所有 Pod 之后再进行操作,可以指示 CA 忽略未达到一定存在时间的计划外 Pod。 0 秒
max-total-unready-percentage 群集中未就绪节点的最大百分比。 超过此百分比后,CA 将暂停操作 45%
max-node-provision-time 自动缩放程序等待节点预配的最长时间 15 分钟
ok-total-unready-count 允许的未就绪节点数,与 max-total-unready-percentage 无关 3 个节点

重要

群集自动缩放程序配置文件影响所有使用群集自动缩放程序的节点池。 无法为每个节点池设置自动缩放程序配置文件。

群集自动缩放程序配置文件需要 2.11.1 或更高版本的 Azure CLI。 如果需要进行安装或升级,请参阅安装 Azure CLI

在现有 AKS 群集上设置群集自动缩放程序配置文件

结合 cluster-autoscaler-profile 参数使用 az aks update 命令在群集上设置群集自动缩放程序配置文件。 以下示例在配置文件中将扫描间隔设置配置为 30 秒。

az aks update \
  --resource-group myResourceGroup \
  --name myAKSCluster \
  --cluster-autoscaler-profile scan-interval=30s

在群集中的节点池上启用群集自动缩放程序时,这些群集也将使用群集自动缩放程序配置文件。 例如:

az aks nodepool update \
  --resource-group myResourceGroup \
  --cluster-name myAKSCluster \
  --name mynodepool \
  --enable-cluster-autoscaler \
  --min-count 1 \
  --max-count 3

重要

设置群集自动缩放程序配置文件时,启用了群集自动缩放程序的任何现有节点池将立即开始使用该配置文件。

创建 AKS 群集时设置群集自动缩放程序配置文件

也可以在创建群集时使用 cluster-autoscaler-profile 参数。 例如:

az aks create \
  --resource-group myResourceGroup \
  --name myAKSCluster \
  --node-count 1 \
  --enable-cluster-autoscaler \
  --min-count 1 \
  --max-count 3 \
  --cluster-autoscaler-profile scan-interval=30s

上述命令创建一个 AKS 群集,并将群集范围的自动缩放程序配置文件的扫描间隔定义为 30 秒。 该命令还会在初始节点池上启用群集自动缩放程序,并将最小节点计数设置为 1,将最大节点计数设置为 3。

将群集自动缩放程序配置文件重置为默认值

使用 az aks update 命令在群集上重置群集自动缩放程序配置文件。

az aks update \
  --resource-group myResourceGroup \
  --name myAKSCluster \
  --cluster-autoscaler-profile ""

禁用群集自动缩放程序

如果你不再想要使用群集自动缩放程序,可以使用 az aks update 命令并指定 --disable-cluster-autoscaler 参数将其禁用。 群集自动缩放程序处于禁用状态时,不会删除节点。

az aks update \
  --resource-group myResourceGroup \
  --name myAKSCluster \
  --disable-cluster-autoscaler

禁用群集自动缩放程序后,可以使用 az aks scale 命令手动缩放群集。 如果使用水平 Pod 自动缩放程序,则该功能会在群集自动缩放程序禁用的情况下继续运行,但 Pod 可能会在节点资源全部已使用时最终无法进行计划。

重新启用已禁用的群集自动缩放程序

若要对现有的群集重新启用群集自动缩放程序,可以使用 az aks update 命令并指定 --enable-cluster-autoscaler--min-count--max-count 参数。

检索群集自动缩放程序日志和状态

若要诊断和调试自动缩放程序事件,可以从自动缩放程序加载项检索日志和状态。

AKS 将代你管理群集自动缩放程序,并在托管控制平面中运行它。 可以启用控制平面节点以从 CA 查看日志和操作。

若要配置将从群集自动缩放程序推送到 Log Analytics 的日志,请执行以下步骤。

  1. 设置一条资源日志规则,以便将群集自动缩放程序日志推送到 Log Analytics。 此处提供了详细说明,请确保在选择“日志”的选项时选中 cluster-autoscaler 的复选框。

  2. 在 Azure 门户中选择群集上的“日志”部分。

  3. 将以下示例查询输入 Log Analytics:

    AzureDiagnostics
    | where Category == "cluster-autoscaler"
    

只要有可检索的日志,就会看到类似于以下示例的日志。

Log Analytics 日志

群集自动缩放程序还会将运行状况写出到名为 cluster-autoscaler-statusconfigmap。 若要检索这些日志,请执行以下 kubectl 命令。 将报告配置了群集自动缩放程序的每个节点池的运行状况。

kubectl get configmap -n kube-system cluster-autoscaler-status -o yaml

若要详细了解通过自动缩放程序记录的内容,请阅读有关 Kubernetes/自动缩放程序 GitHub 项目的常见问题解答。

使用启用了多个节点池的群集自动缩放程序

群集自动缩放程序可与启用的多个节点池结合使用。 参阅该文档了解如何启用多个节点池,以及如何将其他节点池添加到现有群集。 将这两个功能结合使用时,可对群集中的每个节点池启用群集自动缩放程序,并可将唯一的自动缩放规则传递到每个节点池。

以下命令假设已按照本文档前面提供的 初始说明操作,并且你要将现有节点池的最大计数从 3 更新为 5。 使用 az aks nodepool update 命令更新现有节点池的设置。

az aks nodepool update \
  --resource-group myResourceGroup \
  --cluster-name myAKSCluster \
  --name nodepool1 \
  --update-cluster-autoscaler \
  --min-count 1 \
  --max-count 5

可以使用 az aks nodepool update 并传递 --disable-cluster-autoscaler 参数来禁用群集自动缩放程序。

az aks nodepool update \
  --resource-group myResourceGroup \
  --cluster-name myAKSCluster \
  --name nodepool1 \
  --disable-cluster-autoscaler

若要对现有的群集重新启用群集自动缩放程序,可以使用 az aks nodepool update 命令并指定 --enable-cluster-autoscaler--min-count--max-count 参数。

后续步骤

本文演示了如何自动缩放 AKS 节点数。 还可以使用水平 Pod 自动缩放程序自动调整运行应用程序的 Pod 数。 有关使用水平 Pod 自动缩放程序的步骤,请参阅在 AKS 中缩放应用程序