Kubernetes 的自動擴展功能是非常強大的，它確保了應用程序可以根據流量的增減動態擴展。然而，一個常見的問題是：Kubernetes 的擴展速度有多快，能處理多大的流量？

兩層水平擴展

在 Kubernetes 中，自動擴展分為兩個層次：Pod 層級的自動擴展和節點層級的自動擴展。

1. Pod 層級的自動擴展 (Horizontal Pod Autoscaler - HPA)

水平 Pod 自動擴展器 (HPA) 會監控 Pods 的資源使用情況（例如 CPU 或記憶體），並根據需求自動調整副本的數量。以下是一些重要資訊：

  • 擴展速度：Pod 層級的自動擴展通常非常快速，一般在 不到一分鐘 內完成，具體取決於集群的配置。不過，某些配置可以使擴展更快：
    • PriorityClass：Pods 可以根據其重要性設置不同的優先級。具有較高優先級的關鍵 Pods 在擴展事件中可以更快被調度，確保重要的工作負載在資源受限時被優先處理。
    • 固定和預擴展 HPA：如果預計流量會激增，可以將 HPA 配置為預先擴展 Pods，這樣系統可以更快響應流量高峰，而不需要等待資源閾值被觸發。
  • 流量容量：Pods 能夠處理的流量取決於每個 Pod 的資源分配（例如 CPU、記憶體）。如果每個 Pod 可以處理固定數量的每秒請求，通過擴展 Pods 的數量可以確保整體系統能處理更大的流量負載。通過精心配置 Pod 的資源限制和 HPA 閾值，可以優化系統以平衡資源效率與流量容量。

2. 節點層級的自動擴展 (Cluster Autoscaler 或 Karpenter)

當擴展 Pods 不足以應對需求時，Kubernetes 還可以擴展集群中的節點（虛擬機器）來容納更多的 Pods。

  • 擴展速度：節點的擴展比 Pods 擴展耗時更久，因為它需要從雲服務商（AWS、GCP 等）調用新實例。通常，節點擴展需要 幾分鐘 時間，具體取決於雲服務商的基礎設施和實例的大小。為了優化節點層級的擴展，可以採取以下措施：
    • Karpenter：作為 Cluster Autoscaler 的新替代方案，Karpenter 通過高效地配置所需資源來優化節點擴展。它通常比傳統的自動擴展器更快，能在幾秒內啟動節點。
    • 過量配置：為了減少擴展節點所需的時間，可以採取「過量配置」的方式，即保持一小部分閒置節點，以隨時應對流量激增。這種方式確保系統可以立即擴展，而無需等待新節點啟動。
  • 流量容量：在節點層級，流量處理能力與可安排 Pods 的節點數量有關。通過擴展節點，可以增加整個集群的資源池總量，從而容納更多的 Pods，並提升流量處理能力。

結論

Kubernetes 的自動擴展非常動態，兩個層次協同工作以確保應用程序按需擴展。

  • Pod 層級的擴展 速度快，通常在不到一分鐘內完成，尤其是在預先擴展或使用適當 PriorityClass 設置時。
  • 節點層級的擴展 可能需要幾分鐘，但工具如 Karpenter 和過量配置可以幫助加速這一過程。

通過有效地管理 Pod 和節點的自動擴展，您可以確保應用程序在處理大流量高峰時仍能保持高效運行。