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Karmada:让跨集群弹性伸缩 FederatedHPA 突破新边界

  • 2023-07-18
    广东
  • 本文字数:2167 字

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Karmada:让跨集群弹性伸缩FederatedHPA突破新边界

本文分享自华为云社区《Kubernetes多集群管理Karmada,跨集群弹性伸缩FederatedHPA突破新边界!》,作者:华为云云原生团队。


根据 Flexera 最新发布的《2023 年云现状调查报告》,750 家受访企业中,高达 36%的企业表示云成本支出超过预期,另有 9%的企业云成本严重超出预期,企业急需有效手段来降低云成本支出:


▲ 图片 1


同时,在这些企业中,有高达 87%的企业使用多云,多云架构的优势在于可以方便的提供业务高可用部署、满足安全合规的属地化部署、以及公有云弹性等能力,但如果缺少相应的成本管理,也容易导致云成本增加。


▲ 图片 2


为了解决多云多集群下的成本难题,Karmada 率先提出并实现了支持多指标,多策略的全新跨集群 HPA(即 FederatedHPA),实现业务跨集群弹性伸缩,为多云架构提供了新的玩法,比如本地数据中心+公有云的组合,业务优先使用本地数据中心资源,当本地资源不足时又可以借助公有云无限弹性能力,做到按需使用云资源,进而节省云成本开支。

FederatedHPA


Karmada FederatedHPA 可基于 CPU/Memory 利用率来自动伸缩业务,也可以基于各种自定义指标伸缩业务,其 YAML 配置示例为:


apiVersion: autoscaling.karmada.io/v1alpha1
kind: FederatedHPA
metadata:
name: nginx
spec:
scaleTargetRef:
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
name: nginx
minReplicas: 1
maxReplicas: 10
metrics:
- type: Resource
resource:
name: cpu
target:
type: Utilization
averageUtilization: 10
复制代码


通过使用 FederatedHPA,可以实现应用跨集群弹性能力,如下图所示,应用部署在 cluster1 集群中,当流量洪峰到来时,应用可以先在 cluster1 集群中自动扩容,当 cluster1 资源受限时,应用可以自动在 cluster2 集群中扩容。


▲ 图片 3


当然,Karmada FederatedHPA 带来的不仅仅是跨集群弹性伸缩,还能带来如下核心优势:


1.对于一个多集群业务,在每个集群中都有对应 HPA 资源,以伸缩业务。但分别管理这些 HPA 配置较为低效,而使用 Karmada FederatedHPA 能够统一配置多集群业务的伸缩,简化流程。


2.对于一个使用 Karmada FederatedHPA 的多集群业务,实例数会随着负载变化而变化。而这些新增或者减少的实例数,用户想要在不同集群,差异化的伸缩,如按可用资源比例,静态权重比例,优先顺序等。Karmada FederatedHPA 同样可满足这样的多集群差异化伸缩的诉求。


3.对于一个使用 Karmada FederatedHPA 的多集群业务,在某个集群因故障而无法弹性时,Karmada 会在其他正常集群弹性,从而解决单点故障问题。

统一弹性伸缩配置,提升管理效率


传统的部署方式下,用户如果想在多个集群中配置弹性伸缩,以匹配业务请求负载,需要逐一管理集群中的 HPA,繁琐而且容易出错,如下图:


▲ 图片 4


使用 Karmade FederatedHPA,能够实现统一配置多集群业务的弹性伸缩,在集群数量较多的情况下,能极大提高效率,如下图:


▲ 图片 5


通过单一 FederatedHPA 对象,Karmada 会自动监测多个集群的业务负载,根据配置的策略,在不同的集群伸缩,最终匹配多集群服务的业务负载。

优先扩容低成本集群业务,降低云成本支出


对于同一业务部署的多个集群,可能存在成本差异,用户可以利用 FederatedHPA 实现优先扩容成本更低集群的业务,实现更低的云成本消耗,例如:本地数据中心集群使用成本更低,公有云厂商提供的托管集群成本更高,因此,用户更愿意在本地数据中心中扩容业务。


下面我们给出一个优先扩容本地集群业务的例子:


apiVersion: autoscaling.karmada.io/v1alpha1
kind: FederatedHPA
metadata:
name: nginx
spec:
scaleTargetRef:
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
name: nginx
minReplicas: 1
maxReplicas: 10
metrics:
- type: Resource
resource:
name: cpu
target:
type: Utilization
averageUtilization: 80
---
apiVersion: policy.karmada.io/v1alpha1
kind: PropagationPolicy
metadata:
name: nginx
spec:
resourceSelectors:
- apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
name: nginx
placement:
clusterAffinities:
- affinityName: local-cluster
clusterNames:
- local-cluster1
- affinityName: cloud-cluster
clusterNames:
- local-cluster1
- huawei-cluster1
replicaScheduling:
replicaDivisionPreference: Weighted
replicaSchedulingType: Divided
weightPreference:
dynamicWeight: AvailableReplicas
复制代码


上面 PropagationPolicy 中配置有 本地集群组(local-cluster)和云上集群组(cloud-cluster)共两个集群组,Karmada 在扩容业务时,会优先尝试扩容在本地集群组中的业务,如果失败(缺乏资源),则继续扩容云上集群组的业务,从而实现在本地集群资源足够时,优先扩容本地集群的业务,实现更低的云成本消耗。

总结


FederatedHPA 为用户提供了跨集群弹性伸缩的能力,结合丰富的 PropagationPolicy/ClusterPropagationPolicy 调度策略,能满足不同的跨集群伸缩场景。


Karmada 后续也会继续探索更多的跨集群伸缩场景,包括 定时联邦 HPA,分布式多集群 HPA,大家有任何感兴趣的想法,都欢迎大家来 Karmada 社区进行讨论和分享。


附:Karmada 社区交流地址


Karmada 官网:https://karmada.io/

项目地址:https://github.com/karmada-io/karmada

Slack 地址:https://slack.cncf.io/


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