Scalabilità di un'applicazione

Autopilot Standard

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

Quando ridimensioni un'applicazione, aumenti o diminuisci il numero di repliche del carico di lavoro oppure modifichi le risorse disponibili per le repliche in loco. Esistono due metodi per ridimensionare un'applicazione:

• Scalabilità orizzontale, in cui aumenti o diminuisci il numero di repliche del carico di lavoro.
• Scalabilità verticale, in cui modifichi le risorse disponibili per le repliche in loco.

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, installala e poi inizializza gcloud CLI. Se hai già installato gcloud CLI, scarica l'ultima versione eseguendo il gcloud components update comando. Le versioni precedenti di gcloud CLI potrebbero non supportare l'esecuzione dei comandi in questo documento.
  Nota: per le installazioni esistenti di gcloud CLI assicurati di impostare la compute/region proprietà. Se utilizzi principalmente cluster zonali, imposta invece compute/zone. Se imposti una località predefinita, puoi evitare errori in gcloud CLI come il seguente: One of [--zone, --region] must be supplied: Please specify location. Potresti dover specificare la posizione in determinati comandi se la posizione del cluster è diversa da quella predefinita che hai impostato.

Ispezionare un'applicazione

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

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

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 di repliche desiderato o lo stato desiderato, dell'applicazione, che definisci quando crei il deployment.
• CURRENT mostra il numero di repliche attualmente in esecuzione.
• UP-TO-DATE mostra il numero di repliche aggiornate per raggiungere lo stato desiderato.
• AVAILABLE mostra il numero di repliche dell'applicazione disponibili per gli utenti.
• AGE mostra il tempo di esecuzione dell'applicazione nel cluster.

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

Ispezionare gli StatefulSet

Prima di scalare uno StatefulSet, devi ispezionarlo eseguendo il comando seguente:

kubectl describe statefulset my-app

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

Se uno StatefulSet sembra non essere integro:

1. Recupera un elenco di pod e individua quelli non integri:

   kubectl get pods
   

2. Rimuovi il pod non integro:

   kubectl delete POD_NAME
   

Se tenti di scalare uno StatefulSet non integro, potresti renderlo non disponibile.

Scalare un'applicazione

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

kubectl scale

Il kubectl scale comando ti consente di modificare immediatamente 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 a quattro repliche, esegui il comando seguente, sostituendo CONTROLLER con deployment, statefulset o un altro tipo di oggetto controller:

kubectl scale CONTROLLER my-app --replicas 4

Se l'operazione va a buon fine, 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

Nota: il completamento della scalabilità potrebbe richiedere alcuni minuti.

kubectl patch

Anteprima

Questa funzionalità è soggetta ai "Termini dell'offerta pre-GA" nella sezione dei Termini di servizio generali dei Termini specifici dei servizi. Le funzionalità pre-GA sono disponibili "così come sono" e potrebbero avere un supporto limitato. Per ulteriori informazioni, consulta le descrizioni della fase di lancio.

A partire dalla versione 1.33 di Kubernetes, puoi utilizzare il kubectl patch comando per scalare verticalmente il carico di lavoro aggiornando le risorse assegnate a un container, senza ricreare il pod. Per ulteriori informazioni, inclusi i limiti, consulta la documentazione di Kubernetes relativa al ridimensionamento delle risorse di CPU e memoria.

Per utilizzare il comando kubectl patch, specifica la richiesta di risorse aggiornata nel flag --patch. Ad esempio, per scalare my-app a 800 mCPU, esegui il comando seguente:

kubectl patch pod my-app --subresource resize --patch \
  '{"spec":{"containers":[{"name":"pause", "resources":{"requests":{"cpu":"800m"}, "limits":{"cpu":"800m"}}}]}}'

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 e può essere utile per gli utenti che preferiscono gestire le risorse nei file di configurazione.

Per scalare utilizzando kubectl apply, il file di configurazione che fornisci 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 di esempio my-app. L'esempio mostra un deployment, quindi se utilizzi un altro tipo di controller, ad esempio uno StatefulSet, modifica di conseguenza il kind. Questo esempio funziona 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 viene scalato a tre repliche.

Per applicare un file di configurazione aggiornato, esegui il comando seguente:

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 Google Cloud console, segui questi passaggi:

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

   Vai a Carichi di lavoro

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

Puoi visualizzare le metriche relative alla scalabilità facendo clic sulla scheda Scalabilità.

Scalabilità automatica dei deployment

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

kubectl autoscale

kubectl autoscale crea un oggetto HorizontalPodAutoscaler (o HPA) che ha come target una risorsa specificata (chiamata 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.

Nota: il modello di pod dell'oggetto può includere un campo resources che specifica una richiesta di utilizzo della CPU per ogni pod. Per saperne di più su come effettuare richieste di risorse per pod e container, consulta Gestire le risorse per i container.

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

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 della CPU target su tutti i pod. Questo comando non scala immediatamente il deployment a sei repliche, a meno che non esista già una domanda sistemica.

Dopo aver eseguito kubectl autoscale, viene creato l'oggetto HorizontalPodAutoscaler e ha come target l'applicazione. Quando si verifica una variazione del carico, l'oggetto aumenta o diminuisce le repliche dell'applicazione.

Nota: il numero massimo di repliche è limitato dalle risorse del cluster. Se il cluster ha un numero statico di nodi disponibili, potrebbe esaurire le risorse e impedire l'esecuzione di alcuni pod replicati. Per scoprire di più sulla scalabilità del cluster, consulta Ridimensionare un cluster e Scalabilità automatica dei cluster.

Per visualizzare 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 dell'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: ""

Nell'output di questo esempio, il campo targetCPUUtilizationPercentage contiene il valore percentuale 50 passato 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 Google Cloud console.

   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 > Modifica scalabilità automatica.

4. Nella sezione Scalabilità automatica orizzontale dei pod, inserisci il numero massimo di repliche e, facoltativamente, il numero minimo di repliche per il deployment.

5. (Facoltativo) In Metriche di scalabilità automatica, seleziona e configura le metriche.

6. Fai clic su Invia.

Puoi visualizzare le metriche relative alla scalabilità facendo clic sulla scheda Scalabilità.

Scalabilità automatica con metriche personalizzate

Puoi scalare i 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.

Nota: Cloud Monitoring è un Google Cloud servizio separato da GKE. Per utilizzare la scalabilità basata su metriche personalizzate, devi associare un account di servizio Google Cloud Observability a pagamento al tuoGoogle Cloud progetto della console. Per saperne di più, consulta la documentazione di Google Cloud Observability per GKE.

Passaggi successivi

• Scopri come esporre l'applicazione esternamente.