今天，我們將深入探討 Kubernetes 的自動擴展功能。自動擴展可以幫助我們靈活的調動資源，確保應用程式在流量激增時有足夠的資源運行，而在需求減少時節省資源。

什麼是自動擴展(Autoscaling)？

自動擴展是 Kubernetes 中的一項強大功能，允許應用程式根據負載自動進行水平擴展 (scale out) 或縮減 (scale in)。Kubernetes 提供了兩種類型的自動擴展：

1. Pod 水平自動擴展 (Horizontal Pod Autoscaler, HPA)：根據 CPU、記憶體或自定義指標，動態調整 Pod 的數量。
2. 叢集自動擴展 (Cluster Autoscaler)：根據叢集中 Pod 資源需求，動態調整節點的數量。

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Pod 水平自動擴展 (Horizontal Pod Autoscaler, HPA)

HPA 根據 Kubernetes 內部的指標（例如 CPU、記憶體使用率）或自定義指標，動態調整應用的 Pod 數量。當負載增加，Pod 數量也會隨之增加，反之當負載減少，Pod 數量也會隨之減少。

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HPA 範例

我們可以通過以下 YAML 文件來定義一個簡單的 HPA 配置，這裡的 HPA 根據 CPU 使用率動態調整 Pod 的數量：

apiVersion: autoscaling/v1
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
  name: myapp-hpa
spec:
  scaleTargetRef:
    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    name: myapp-deployment
  minReplicas: 2
  maxReplicas: 10
  targetCPUUtilizationPercentage: 50  # 當 CPU 使用率達到 50% 時擴展 Pod

此配置會根據 CPU 使用率調整 Pod 數量，最少 2 個，最多 10 個。

啟用 HPA

使用 kubectl 檢查 HPA 是否啟用：

kubectl get apiservices | grep autoscaling

如果需要安裝 HPA，可以參考 Kubernetes 官方文件進行安裝。

將 HPA 配置文件，佈上Kubernetes ：

kubectl apply -f hpa.yaml

HPA 適用場景

• 當應用的流量波動較大時，HPA 可以自動調整 Pod 數量，確保應用能夠穩定運行。
• 適用於動態擴展的微服務架構，確保每個微服務能夠根據負載靈活調整。

叢集自動擴展 (Cluster Autoscaler)

Cluster Autoscaler 會根據叢集中 Pod 的資源需求自動增加或減少節點數量。當叢集中沒有足夠的資源來運行新的 Pod 時，Cluster Autoscaler 會自動增加節點；反之，當節點上的資源使用率較低時，會縮減節點數量。

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Cluster Autoscaler 範例

在 GKE、EKS 或 AKS 等雲端平台上，我們可以通過各自的 CLI 工具來啟用 Cluster Autoscaler。例如，在 AKS 中，我們可以通過 Azure CLI 使用以下命令來啟用叢集自動擴展：

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

• -min-count：最少節點數量。
• -max-count：最多節點數量。

Cluster Autoscaler 適用場景

• 當應用的負載快速增長或需要應對突發流量時，Cluster Autoscaler 能夠自動擴展節點數量，確保應用的高可用性。
• 在負載降低時，自動縮減節點數量以節省成本。

使用情境

1. 電子商務平台的高峰期流量：在促銷活動中，流量可能瞬間暴增。通過自動擴展，系統可以在流量增加時自動擴展 Pod 和節點，確保所有請求都能被妥善處理。
2. SaaS 應用的動態資源管理：SaaS 應用的使用者流量波動較大。通過 HPA 和 Cluster Autoscaler，可以根據流量需求自動調整應用的資源，優化成本。
3. 微服務架構的動態擴展：在微服務架構中，可能某些服務的流量需求較大，HPA 可以針對特定服務進行動態擴展，而 Cluster Autoscaler 則確保整個叢集有足夠的資源來支持這些服務的運行。

結語&預告

今天我們介紹了 Kubernetes 中的自動擴展功能，並且展示了如何啟用 HPA 和 Cluster Autoscaler。自動擴展不僅能提升應用的穩定性，還能節約資源成本，讓我們的應用能夠靈活應對各種流量需求。

明天，我們將進一步探討如何使用 Helm 來管理 Kubernetes 的應用佈署，敬請期待！

參考文件

• Horizontal Pod Autoscaling
• Cluster Autoscaling
• Azure Kubernetes Service Autoscaler