Anthos clusters on VMware は、VMware 用 Google Distributed Cloud（ソフトウェアのみ）になりました。詳細については、プロダクトの概要をご覧ください。

水平 Pod 自動スケーリング用にユーザー定義のカスタム指標を有効にする

このドキュメントでは、Google Distributed Cloud で水平 Pod 自動スケーリング（HPA）のユーザー定義指標を構成する方法について説明します。

このページは、システムのアーキテクチャとリソースを最適化して、会社またはビジネスユニットの総所有コストを最小限に抑え、容量とインフラストラクチャのニーズを計画する管理者、アーキテクト、オペレーターを対象としていますGoogle Cloud のコンテンツで参照する一般的なロールとタスク例の詳細については、一般的な GKE Enterprise ユーザーロールとタスクをご覧ください。

Prometheus と Metrics Adapter をデプロイする

このセクションでは、Prometheus をデプロイしてユーザー定義の指標を取得します。さらに、prometheus-adapter をデプロイして、Prometheus をバックエンドとして Kubernetes カスタム指標 API を実行します。

以下の行を custom-metrics-adapter.yaml という名前のファイルに保存します。

Prometheus と Metrics Adapter のマニフェストファイルの内容

# Copyright 2018 Google Inc
#
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#
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# distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
# WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
# See the License for the specific language governing permissions and
# limitations under the License.

apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: stackdriver-prometheus
  namespace: kube-system
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRole
metadata:
  name: stackdriver-prometheus
  namespace: kube-system
rules:
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - nodes
  - services
  - endpoints
  - pods
  verbs:
  - get
  - list
  - watch
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  name: stackdriver-prometheus
  namespace: kube-system
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: stackdriver-prometheus
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: stackdriver-prometheus
  namespace: kube-system
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: stackdriver-prometheus-app
  namespace: kube-system
  labels:
    app: stackdriver-prometheus-app
spec:
  clusterIP: "None"
  ports:
    - name: http
      port: 9090
      protocol: TCP
      targetPort: 9090
  sessionAffinity: ClientIP
  selector:
    app: stackdriver-prometheus-app
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: stackdriver-prometheus-app
  namespace: kube-system
  labels:
    app: stackdriver-prometheus-app
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: stackdriver-prometheus-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: stackdriver-prometheus-app
    spec:
      serviceAccount: stackdriver-prometheus
      containers:
      - name: prometheus-server
        image: prom/prometheus:v2.45.0
        args:
        - "--config.file=/etc/prometheus/config/prometheus.yaml"
        - "--storage.tsdb.path=/data"
        - "--storage.tsdb.retention.time=2h"
        ports:
        - name: prometheus
          containerPort: 9090
        readinessProbe:
          httpGet:
            path: /-/ready
            port: 9090
          periodSeconds: 5
          timeoutSeconds: 3
          # Allow up to 10m on startup for data recovery
          failureThreshold: 120
        livenessProbe:
          httpGet:
            path: /-/healthy
            port: 9090
          periodSeconds: 5
          timeoutSeconds: 3
          failureThreshold: 6
        resources:
          requests:
            cpu: 250m
            memory: 500Mi
        volumeMounts:
        - name: config-volume
          mountPath: /etc/prometheus/config
        - name: stackdriver-prometheus-app-data
          mountPath: /data
      volumes:
      - name: config-volume
        configMap:
          name: stackdriver-prometheus-app
      - name: stackdriver-prometheus-app-data
        emptyDir: {}
      terminationGracePeriodSeconds: 300
      nodeSelector:
        kubernetes.io/os: linux
---
apiVersion: v1
data:
  prometheus.yaml: |
    global:
      scrape_interval: 1m
    rule_files:
    - /etc/config/rules.yaml
    - /etc/config/alerts.yaml
    scrape_configs:
    - job_name: prometheus-io-endpoints
      kubernetes_sd_configs:
      - role: endpoints
      relabel_configs:
      - action: keep
        regex: true
        source_labels:
        - __meta_kubernetes_service_annotation_prometheus_io_scrape
      - action: replace
        regex: (.+)
        source_labels:
        - __meta_kubernetes_service_annotation_prometheus_io_path
        target_label: __metrics_path__
      - action: replace
        regex: (https?)
        source_labels:
        - __meta_kubernetes_service_annotation_prometheus_io_scheme
        target_label: __scheme__
      - action: replace
        regex: ([^:]+)(?::\d+)?;(\d+)
        replacement: $1:$2
        source_labels:
        - __address__
        - __meta_kubernetes_service_annotation_prometheus_io_port
        target_label: __address__
      - action: replace
        source_labels:
        - __meta_kubernetes_namespace
        target_label: namespace
      - action: replace
        source_labels:
        - __meta_kubernetes_pod_name
        target_label: pod
      - action: keep
        regex: (.+)
        source_labels:
        - __meta_kubernetes_endpoint_port_name
    - job_name: prometheus-io-services
      kubernetes_sd_configs:
      - role: service
      metrics_path: /probe
      params:
        module:
        - http_2xx
      relabel_configs:
      - action: replace
        source_labels:
        - __address__
        target_label: __param_target
      - action: replace
        replacement: blackbox
        target_label: __address__
      - action: keep
        regex: true
        source_labels:
        - __meta_kubernetes_service_annotation_prometheus_io_probe
      - action: replace
        source_labels:
        - __meta_kubernetes_namespace
        target_label: namespace
      - action: replace
        source_labels:
        - __meta_kubernetes_pod_name
        target_label: pod
    - job_name: prometheus-io-pods
      kubernetes_sd_configs:
      - role: pod
      relabel_configs:
      - action: keep
        regex: true
        source_labels:
        - __meta_kubernetes_pod_annotation_prometheus_io_scrape
      - action: replace
        regex: (.+)
        source_labels:
        - __meta_kubernetes_pod_annotation_prometheus_io_path
        target_label: __metrics_path__
      - action: replace
        regex: ([^:]+)(?::\d+)?;(\d+)
        replacement: $1:$2
        source_labels:
        - __address__
        - __meta_kubernetes_pod_annotation_prometheus_io_port
        target_label: __address__
      - action: replace
        source_labels:
        - __meta_kubernetes_namespace
        target_label: namespace
      - action: replace
        source_labels:
        - __meta_kubernetes_pod_name
        target_label: pod
kind: ConfigMap
metadata:
  name: stackdriver-prometheus-app
  namespace: kube-system
---

# The main section of custom metrics adapter.
kind: ServiceAccount
apiVersion: v1
metadata:
  name: custom-metrics-apiserver
  namespace: kube-system
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  name: custom-metrics:system:auth-delegator
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: system:auth-delegator
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: custom-metrics-apiserver
  namespace: kube-system
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRole
metadata:
  name: custom-metrics-server-resources
rules:
- apiGroups:
  - custom.metrics.k8s.io
  resources: ["*"]
  verbs: ["*"]
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRole
metadata:
  name: custom-metrics-resource-reader
rules:
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - nodes
  - namespaces
  - pods
  - services
  verbs:
  - get
  - watch
  - list
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  name: custom-metrics-resource-reader
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: custom-metrics-resource-reader
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: custom-metrics-apiserver
  namespace: kube-system
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: RoleBinding
metadata:
  name: custom-metrics-auth-reader
  namespace: kube-system
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: Role
  name: extension-apiserver-authentication-reader
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: custom-metrics-apiserver
  namespace: kube-system
---
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: adapter-config
  namespace: kube-system
data:
  config.yaml: |
    rules:
    default: false
      # fliter all metrics
    - seriesQuery: '{pod=~".+"}'
      seriesFilters: []
      resources:
        # resource name is mapped as it is. ex. namespace -> namespace
        template: <<.Resource>>
      name:
        matches: ^(.*)$
        as: ""
      # Aggregate metric on resource level
      metricsQuery: sum(<<.Series>>{<<.LabelMatchers>>}) by (<<.GroupBy>>)
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  labels:
    app: custom-metrics-apiserver
  name: custom-metrics-apiserver
  namespace: kube-system
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: custom-metrics-apiserver
  template:
    metadata:
      labels:
        app: custom-metrics-apiserver
      name: custom-metrics-apiserver
    spec:
      serviceAccountName: custom-metrics-apiserver
      containers:
      - name: custom-metrics-apiserver
        resources:
          requests:
            cpu: 15m
            memory: 20Mi
          limits:
            cpu: 100m
            memory: 150Mi
        image: registry.k8s.io/prometheus-adapter/prometheus-adapter:v0.11.0
        args:
        - /adapter
        - --cert-dir=/var/run/serving-cert
        - --secure-port=6443
        - --prometheus-url=http://stackdriver-prometheus-app.kube-system.svc:9090/
        - --metrics-relist-interval=1m
        - --config=/etc/adapter/config.yaml
        ports:
        - containerPort: 6443
        volumeMounts:
        - name: serving-cert
          mountPath: /var/run/serving-cert
        - mountPath: /etc/adapter/
          name: config
          readOnly: true
      nodeSelector:
        kubernetes.io/os: linux
      volumes:
      - name: serving-cert
        emptyDir:
          medium: Memory
      - name: config
        configMap:
          name: adapter-config
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: custom-metrics-apiserver
  namespace: kube-system
spec:
  ports:
  - port: 443
    targetPort: 6443
  selector:
    app: custom-metrics-apiserver
---
apiVersion: apiregistration.k8s.io/v1
kind: APIService
metadata:
  name: v1beta1.custom.metrics.k8s.io
spec:
  service:
    name: custom-metrics-apiserver
    namespace: kube-system
  group: custom.metrics.k8s.io
  version: v1beta1
  insecureSkipTLSVerify: true
  groupPriorityMinimum: 100
  versionPriority: 100
---
apiVersion: apiregistration.k8s.io/v1
kind: APIService
metadata:
  name: v1beta2.custom.metrics.k8s.io
spec:
  service:
    name: custom-metrics-apiserver
    namespace: kube-system
  group: custom.metrics.k8s.io
  version: v1beta2
  insecureSkipTLSVerify: true
  groupPriorityMinimum: 100
  versionPriority: 100
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  name: hpa-controller-custom-metrics
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: custom-metrics-server-resources
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: horizontal-pod-autoscaler
  namespace: kube-system

Deployment と Service を作成します。

kubectl --kubeconfig USER_CLUSTER_KUBECONFIG apply -f custom-metrics-adapter.yaml

次の手順では、指標の収集について、ユーザーアプリケーションにアノテーションを付けます。

指標を収集するユーザーアプリケーションにアノテーションを付ける

収集対象のユーザーアプリケーションと Cloud Monitoring に送信されるログにアノテーションを付けるには、対応する annotations をサービス、Pod、エンドポイントのメタデータに追加する必要があります。

  metadata:
    name: "example-monitoring"
    namespace: "default"
    annotations:
      prometheus.io/scrape: "true"
      prometheus.io/path: "" - Overriding metrics path (default "/metrics")

サンプルのユーザーアプリケーションをデプロイする

このセクションでは、ログと Prometheus 互換の指標の両方を使用するサンプルアプリケーションをデプロイします。

次の Service マニフェストと Deployment マニフェストを my-app.yaml という名前のファイルに保存します。Service に prometheus.io/scrape: "true" というアノテーションが付いていることに注意してください。

kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: "example-monitoring"
  namespace: "default"
  annotations:
    prometheus.io/scrape: "true"
spec:
  selector:
    app: "example-monitoring"
  ports:
    - name: http
      port: 9090
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: "example-monitoring"
  namespace: "default"
  labels:
    app: "example-monitoring"
spec:
  replicas: 1
  selector: 
    matchLabels:
      app: "example-monitoring"
  template: 
    metadata: 
      labels:
        app: "example-monitoring"
    spec:
      containers:
      - image: gcr.io/google-samples/prometheus-dummy-exporter:v0.2.0
        name: prometheus-example-exporter
        command:
        - ./prometheus-dummy-exporter
        args:
        - --metric-name=example_monitoring_up
        - --metric-value=1
        - --port=9090
        resources:
          requests:
            cpu: 100m

Deployment と Service を作成します。

kubectl --kubeconfig USER_CLUSTER_KUBECONFIG apply -f my-app.yaml

HPA でカスタム指標を使用する

HPA オブジェクトをデプロイして、前のステップで公開された指標を使用します。さまざまな種類のカスタム指標の詳細については、複数の指標とカスタム指標の自動スケーリングをご覧ください。

apiVersion: autoscaling/v2
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
  name: example-monitoring-hpa
  namespace: default
spec:
  scaleTargetRef:
    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    name: example-monitoring
  minReplicas: 1
  maxReplicas: 5
  metrics:
  - type: Pods
    pods:
      metric:
        name: example_monitoring_up
      target:
        type: AverageValue
        averageValue: 20

Pod タイプの指標には、ターゲット Pod のラベルのデフォルトの指標セレクタがあり、これが kube-controller-manager の機能です。この例では、ターゲット Pod で利用できる example_monitoring_up 指標を {matchLabels: {app: example-monitoring}} というセレクタでクエリします。指定したその他のセレクタは、リストに追加されます。デフォルトセレクタを使用しないようにするには、ターゲット Pod のラベルをすべて削除するか、オブジェクトタイプの指標を使用します。

ユーザー定義のアプリケーション指標を HPA が使用していることを確認する

ユーザー定義のアプリケーション指標を HPA が使用していることを確認します。

kubectl --kubeconfig=USER_CLUSTER_KUBECONFIG describe hpa example-monitoring-hpa

出力は次のようになります。

  Name:               example-monitoring-hpa
  Namespace:          default
  Labels:             
  Annotations:        autoscaling.alpha.kubernetes.io/conditions:
                        [{"type":"AbleToScale","status":"True","lastTransitionTime":"2023-08-23T22:07:24Z","reason":"ReadyForNewScale","message":"recommended size...
                      autoscaling.alpha.kubernetes.io/current-metrics: [{"type":"Pods","pods":{"metricName":"example_monitoring_up","currentAverageValue":"1"}}]
                      autoscaling.alpha.kubernetes.io/metrics: [{"type":"Pods","pods":{"metricName":"example_monitoring_up","targetAverageValue":"20"}}]
  CreationTimestamp:  Wed, 23 Aug 2023 22:07:09 +0000
  Reference:          Deployment/example-monitoring
  Min replicas:       1
  Max replicas:       5
  Deployment pods:    1 current / 1 desired

費用

HPA にカスタム指標を使用しても、Cloud Monitoring の追加料金は発生しません。カスタム指標を有効にする Pod は、取得する指標の量に基づいて、追加の CPU とメモリを消費します。