Kubernetes HPA 与 VPA：自动扩缩容实战

手动调整 Pod 副本数和资源配额是运维的噩梦，HPA 和 VPA 能让 K8s 自动完成这件事。

HPA：水平扩缩容

HPA 根据指标自动调整 Pod 副本数。

基于 CPU 的 HPA

apiVersion: autoscaling/v2
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
  name: my-app-hpa
  namespace: production
spec:
  scaleTargetRef:
    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    name: my-app
  minReplicas: 2
  maxReplicas: 20
  metrics:
  - type: Resource
    resource:
      name: cpu
      target:
        type: Utilization
        averageUtilization: 70   # CPU 使用率超过 70% 开始扩容
  behavior:
    scaleUp:
      stabilizationWindowSeconds: 60    # 扩容冷却 60 秒
      policies:
      - type: Percent
        value: 100
        periodSeconds: 60   # 每分钟最多翻倍
    scaleDown:
      stabilizationWindowSeconds: 300   # 缩容冷却 5 分钟，避免抖动
      policies:
      - type: Percent
        value: 20
        periodSeconds: 60   # 每分钟最多缩减 20%

基于自定义指标的 HPA

需要安装 Prometheus Adapter：

metrics:
- type: Pods
  pods:
    metric:
      name: http_requests_per_second
    target:
      type: AverageValue
      averageValue: "1000"   # 每个 Pod 处理 1000 QPS

查看 HPA 状态

# 查看当前扩缩容状态
kubectl get hpa -n production

# 详细信息，包括触发原因
kubectl describe hpa my-app-hpa -n production

# 实时观察
kubectl get hpa -n production -w

VPA：垂直扩缩容

VPA 自动调整容器的 CPU/Memory requests 和 limits。

安装 VPA

git clone https://github.com/kubernetes/autoscaler.git
cd autoscaler/vertical-pod-autoscaler
./hack/vpa-up.sh

VPA 配置

apiVersion: autoscaling.k8s.io/v1
kind: VerticalPodAutoscaler
metadata:
  name: my-app-vpa
  namespace: production
spec:
  targetRef:
    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    name: my-app
  updatePolicy:
    updateMode: "Auto"   # Auto/Recreate/Initial/Off
  resourcePolicy:
    containerPolicies:
    - containerName: app
      minAllowed:
        cpu: 100m
        memory: 128Mi
      maxAllowed:
        cpu: 4
        memory: 4Gi
      controlledResources: ["cpu", "memory"]

updateMode 说明：

  • Off：只给建议，不自动修改
  • Initial：只在 Pod 创建时设置
  • Auto：自动更新（会重建 Pod）

查看 VPA 建议

kubectl describe vpa my-app-vpa -n production

输出示例：

Recommendation:
  Container Recommendations:
    Container Name: app
    Lower Bound:    cpu: 50m, memory: 128Mi
    Target:         cpu: 200m, memory: 512Mi    ← 建议值
    Upper Bound:    cpu: 1, memory: 2Gi

HPA 与 VPA 同时使用

不建议同时对 CPU/Memory 使用 HPA 和 VPA，会产生冲突。推荐方案：

  • HPA 基于 CPU/自定义指标做水平扩缩
  • VPA 设置为 Off 模式，只用于获取资源配置建议
  • 定期根据 VPA 建议手动调整 requests/limits

常见问题

HPA 不触发扩容？

# 检查 metrics-server 是否正常
kubectl top pods -n production

# 检查 HPA 事件
kubectl describe hpa my-app-hpa | grep -A20 Events

扩容太慢？ 调小 scaleUp.stabilizationWindowSeconds，或增大 policies.value。

频繁扩缩容（抖动）？ 调大 scaleDown.stabilizationWindowSeconds，建议不低于 300 秒。

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