Kubernetes Autoscaler增加對百度云容器引擎CCE的支

原標題：Kubernetes Autoscaler增加對百度云容器引擎CCE的支

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

那么容器集群的運維者就會問到：我應該保持多大的節(jié)點規(guī)模來滿足應用隨時變化的資源需求？能否讓集群所占用的底層資源也隨著應用規(guī)模的變化而靈活縮放呢？

Cluster-Autoscaler(后文中將簡稱為CA) 就是Kubernetes中用于解決以上疑問的組件，它幫助用戶實現(xiàn)了容器集群規(guī)模的動態(tài)伸縮，能夠自動根據(jù)部署的應用所請求的資源量來維持集群大小，當集群資源過剩時自動釋放部分資源，當資源不足時完成資源的申請并將其加入集群。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維集群的負擔。

百度云獲得社區(qū)官方支持

CA組件雖然是Kubernetes社區(qū)的開源組件，但并不意味著將它部署在集群內(nèi)就可以正常開始工作。因為CA的工作涉及到集群節(jié)點信息的查詢、節(jié)點的創(chuàng)建和釋放等， CA需要與底層資源平臺提供的接口進行交互，而這些接口通常是由不同的云廠商提供的，因此將CA應用到不同云平臺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，本次加入對百度云容器引擎CCE的支持，使百度云成為國內(nèi)第二個得到Kubernetes Autoscaler官方支持的云廠商。這意味著用戶在使用百度云容器引擎CCE時，可以無縫體驗CA組件帶來的靈活和彈性，無需關(guān)心底層資源的差異性。

除了彈性伸縮以外，百度云容器團隊一直以來都在積極參與開源社區(qū)的重要項目，從Kubernetes v0.8版本推出之際就開始進行生產(chǎn)級別的實踐，是國內(nèi)Kubernetes容器技術(shù)的最早踐行者之一。

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

百度云今年在開源領(lǐng)域發(fā)布了兩個云提供商：cloud-provider-baiducloud與cluster-api-provider-baiducloud，為整合入Kubernetes主庫進行準備，同時百度云CCE已經(jīng)在2018年年初正式通過Kubernetes公有云統(tǒng)一化認證。

CCE自動擴縮容功能

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

如果需要使用自動擴縮容的能力只需要將開關(guān)打開，然后設置擴縮容的節(jié)點數(shù)范圍即可。打開之后，CCE的自動擴縮容會啟用集群中的CA組件，并依靠CA組件在資源不足或者過剩時自動創(chuàng)建和釋放集群中的BCC節(jié)點。

所有打開了自動擴縮容功能的集群，CCE都將在集群名稱右下角進行標識，以便用戶區(qū)分。需要注意的是自動擴縮容可能會觸發(fā)節(jié)點釋放的操作，將會同步釋放節(jié)點關(guān)聯(lián)的后付費公網(wǎng)IP和云磁盤，因此在開啟該功能之前，請務必閱讀相關(guān)文檔，以避免縮容造成的業(yè)務數(shù)據(jù)損失。

在現(xiàn)有功能基礎上，CCE還會繼續(xù)對自動擴縮容能力進行擴展，未來將支持更加豐富的擴縮容策略，用戶可以靈活地自定義擴容時使用的節(jié)點配置，并在縮容時對可能有持久化存儲的資源進行保護。

實現(xiàn)原理與技術(shù)細節(jié)

在開啟CCE的自動擴縮容功能后，當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，CA會采取擴容操作；當node的資源利用率較低時，且此node上存在的pod都能被重新調(diào)度到其他node上運行時，CA會采取縮容操作。如果你的集群同時也啟用了HPA（Horizontal Pod Autoscaling，是k8s中pod的水平自動擴展），那么CA也能與HPA協(xié)同工作，例如：當CPU負載增加，HPA擴容pod，如果此pod因為資源不足無法被調(diào)度，則此時CA會擴容節(jié)點。當CPU負載減小，HPA減少pod，CA發(fā)現(xiàn)有節(jié)點資源利用率低甚至已經(jīng)是空時，CA就會刪除此節(jié)點。

Kubernetes的CA組件由以下幾個模塊組成：

• CA autoscaler：核心模塊，負責整體擴縮容功能
• Estimator：負責評估計算擴容節(jié)點
• Simulator：負責模擬調(diào)度，計算縮容節(jié)點
• CA Cloud-Provider：與云交互進行節(jié)點的增刪操作。

其中CA Cloud-Provider部分每個云廠商的實現(xiàn)都不一樣，基于百度云的實現(xiàn)在這筆PR中被合入了Kubernetes autoscaler開源庫。

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)的適配通過以下模塊實現(xiàn)：

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

如果你也認為自動擴縮容的功能會為你的容器化架構(gòu)帶來幫助的話，請登錄百度云CCE服務網(wǎng)站或關(guān)注百度云微信公眾號了解更多。

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