Scalabilità di un'applicazione

Questa pagina spiega come scalare un'applicazione di cui è stato eseguito il deployment in Google Kubernetes Engine (GKE).

Panoramica

Quando esegui il deployment di un'applicazione in GKE, definisci il numero di replicas dell'applicazione che vuoi eseguire. Quando scala un'applicazione, aumenti o riduci il numero di repliche.

Ogni replica dell'applicazione rappresenta un pod Kubernetes che incapsula i container dell'applicazione.

Prima di iniziare

Prima di iniziare, assicurati di aver eseguito le seguenti attività:

  • Abilita l'API Google Kubernetes Engine.
    • Abilita l'API Google Kubernetes Engine
  • Se vuoi utilizzare Google Cloud CLI per questa attività, installa e initialize gcloud CLI. Se hai già installato gcloud CLI, scarica la versione più recente eseguendo gcloud components update.

Ispezione di un'applicazione

Prima di scalare l'applicazione, devi ispezionarla e assicurarti che sia integro.

Per visualizzare tutte le applicazioni di cui è stato eseguito il deployment nel cluster, esegui questo comando:

kubectl get CONTROLLER

Sostituisci CONTROLLER con deployments, statefulsets o un altro tipo di oggetto controller.

Ad esempio, se esegui kubectl get deployments e hai creato un solo deployment, l'output del comando dovrebbe essere simile al seguente:

NAME                  DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
my-app                1         1         1            1           10m

L'output di questo comando è simile per tutti gli oggetti, ma potrebbe apparire leggermente diverso. Per i deployment, l'output ha sei colonne:

  • NAME elenca i nomi dei deployment nel cluster.
  • DESIRED mostra il numero desiderato di replicas o lo replicas dell'applicazione, che definisci quando crei il deployment.
  • CURRENT mostra quante repliche sono attualmente in esecuzione.
  • UP-TO-DATE mostra il numero di repliche che sono state aggiornate per ottenere lo stato desiderato.
  • AVAILABLE mostra il numero di repliche dell'applicazione disponibili per gli utenti.
  • AGE mostra la quantità di tempo in cui l'applicazione è stata in esecuzione nel cluster.

In questo esempio è presente un solo deployment, my-app, che ha una sola replica perché lo stato desiderato è una replica. Puoi definire lo stato desiderato al momento della creazione e puoi modificarlo in qualsiasi momento scalando l'applicazione.

Ispezione degli StatefulSet

Prima di scalare uno StatefulSet, devi ispezionarlo eseguendo questo comando:

kubectl describe statefulset my-app

Nell'output di questo comando, controlla il campo Stato pod. Se il valore Failed è maggiore di 0, la scalabilità potrebbe non riuscire.

Se uno StatefulSet sembra non essere integro, esegui queste operazioni:

  1. Recupera un elenco dei pod e controlla quali non sono integri:

    kubectl get pods

  2. Rimuovi il pod in stato non integro:

    kubectl delete POD_NAME

Se si tenta di scalare uno StatefulSet quando non è integro, è possibile che diventi non disponibile.

Scalabilità di un'applicazione

Le seguenti sezioni descrivono i singoli metodi che è possibile utilizzare per scalare un'applicazione. Il metodo kubectl scale è il modo più rapido per scalare. Tuttavia, potresti preferire un altro metodo in alcune situazioni, ad esempio quando aggiorni i file di configurazione o quando esegui modifiche in loco.

Scalabilità kubectl

Il comando kubectl scale consente di modificare istantaneamente il numero di repliche che vuoi eseguire per l'applicazione.

Per utilizzare kubectl scale, devi specificare il nuovo numero di repliche impostando il flag --replicas. Ad esempio, per scalare my-app fino a quattro repliche, esegui questo comando, sostituendo CONTROLLER con deployment, statefulset o un altro tipo di oggetto controller:

kubectl scale CONTROLLER my-app --replicas 4

In caso di esito positivo, l'output di questo comando dovrebbe essere simile a deployment "my-app" scaled.

Poi esegui:

kubectl get CONTROLLER my-app

L'output dovrebbe essere simile al seguente:

NAME                  DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
my-app                4         4         4            4           15m

kubectl apply

Puoi utilizzare kubectl apply per applicare un nuovo file di configurazione a un oggetto controller esistente. kubectl apply è utile per apportare più modifiche a una risorsa, ma può essere utile per gli utenti che preferiscono gestire le proprie risorse nei file di configurazione.

Per scalare utilizzando kubectl apply, il file di configurazione fornito deve includere un nuovo numero di repliche nel campo replicas della specifica dell'oggetto.

Di seguito è riportata una versione aggiornata del file di configurazione per l'oggetto my-app di esempio. L'esempio mostra un oggetto Deployment, quindi se utilizzi un altro tipo di controller, come uno StatefulSet, modifica kind di conseguenza. Questo esempio funziona al meglio su un cluster con almeno tre nodi.

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-app
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: app
    spec:
      containers:
      - name: my-container
        image: us-docker.pkg.dev/google-samples/containers/gke/hello-app:2.0

In questo file, il valore del campo replicas è 3. Quando viene applicato questo file di configurazione, l'oggetto my-app scala a tre repliche.

Per applicare un file di configurazione aggiornato, esegui questo comando:

kubectl apply -f config.yaml

Poi esegui:

kubectl get CONTROLLER my-app

L'output dovrebbe essere simile al seguente:

NAME                  DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
my-app                3         3         3            3           15m

Console

Per scalare un carico di lavoro nella console Google Cloud, segui questi passaggi:

  1. Vai alla pagina Carichi di lavoro nella console Google Cloud.

    Vai a Carichi di lavoro

  2. Nell'elenco dei carichi di lavoro, fai clic sul nome del carico di lavoro da scalare.

  3. Fai clic su Azioni > Scala > Modifica repliche.

  4. Inserisci il nuovo numero di repliche per il carico di lavoro.

  5. Fai clic su Scala.

Scalabilità automatica dei deployment

Puoi scalare automaticamente i deployment in base all'utilizzo della CPU dei pod con kubectl autoscale oppure dal menu Carichi di lavoro GKE nella console Google Cloud.

kubectl con scalabilità automatica

kubectl autoscale crea un oggetto HorizontalPodAutoscaler (o HPA) che ha come target una risorsa specificata (chiamato target di scalabilità) e la scala in base alle esigenze. L'HPA regola periodicamente il numero di repliche del target di scalabilità in modo che corrisponda all'utilizzo medio della CPU specificato.

Quando utilizzi kubectl autoscale, specifichi un numero massimo e minimo di repliche per la tua applicazione, nonché un target di utilizzo della CPU. Ad esempio, per impostare il numero massimo di repliche su sei e il minimo su quattro, con un target di utilizzo della CPU del 50%, esegui questo comando:

kubectl autoscale deployment my-app --max 6 --min 4 --cpu-percent 50

In questo comando, il flag --max è obbligatorio. Il flag --cpu-percent è l'utilizzo target della CPU su tutti i pod. Questo comando non scala immediatamente il deployment a sei repliche, a meno che non ci sia già una domanda sistemica.

Dopo l'esecuzione di kubectl autoscale, l'oggetto HorizontalPodAutoscaler viene creato e ha come target l'applicazione. In caso di modifica del carico, l'oggetto aumenta o diminuisce le repliche dell'applicazione.

Per ottenere un elenco degli oggetti HorizontalPodAutoscaler nel cluster, esegui:

kubectl get hpa

Per visualizzare un oggetto HorizontalPodAutoscaler specifico nel cluster, esegui:

kubectl get hpa HPA_NAME

Sostituisci HPA_NAME con il nome del tuo oggetto HorizontalPodAutoscaler.

Per visualizzare la configurazione di HorizontalPodAutoscaler:

kubectl get hpa HPA_NAME -o yaml

L'output di questo comando è simile al seguente:

apiVersion: v1
items:
- apiVersion: autoscaling/v1
  kind: HorizontalPodAutoscaler
  metadata:
    creationTimestamp: ...
    name: HPA_NAME
    namespace: default
    resourceVersion: "664"
    selfLink: ...
    uid: ...
  spec:
    maxReplicas: 10
    minReplicas: 1
    scaleTargetRef:
      apiVersion: apps/v1
      kind: Deployment
      name: HPA_NAME
    targetCPUUtilizationPercentage: 50
  status:
    currentReplicas: 0
    desiredReplicas: 0
kind: List
metadata: {}
resourceVersion: ""
selfLink: ""

In questo output di esempio, il campo targetCPUUtilizationPercentage contiene il valore percentuale 50 trasmesso dall'esempio kubectl autoscale.

Per visualizzare una descrizione dettagliata di un oggetto HorizontalPodAutoscaler specifico nel cluster:

kubectl describe hpa HPA_NAME

Puoi modificare HorizontalPodAutoscaler applicando un nuovo file di configurazione con kubectl apply, utilizzando kubectl edit o kubectl patch.

Per eliminare un oggetto HorizontalPodAutoscaler:

kubectl delete hpa HPA_NAME

Console

Per scalare automaticamente un deployment, segui questi passaggi:

  1. Vai alla pagina Carichi di lavoro nella console Google Cloud.

    Vai a Carichi di lavoro

  2. Nell'elenco dei carichi di lavoro, fai clic sul nome del deployment che vuoi scalare automaticamente.

  3. Fai clic su Azioni > Scalabilità automatica.

  4. Inserisci il Numero massimo di repliche e, facoltativamente, il Numero minimo di repliche per il deployment.

  5. In Metriche di scalabilità automatica, seleziona e configura le metriche in base alle tue esigenze.

  6. Fai clic su Scala automaticamente.

Scalabilità automatica con metriche personalizzate

Puoi scalare i tuoi deployment in base alle metriche personalizzate esportate da Cloud Monitoring.

Per scoprire come utilizzare le metriche personalizzate per scalare automaticamente i deployment, consulta il tutorial Scalabilità automatica dei deployment con metriche personalizzate.

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