HPA 自动扩缩容

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布欧-Lewyon

2026-05-15

什么是 HPA

HPA（Horizontal Pod Autoscaler）根据 CPU、内存或自定义指标自动调整 Deployment/StatefulSet 的副本数。

前提条件

# 安装 Metrics Server（提供 CPU/内存指标）
kubectl apply -f https://github.com/kubernetes-sigs/metrics-server/releases/latest/download/components.yaml

# 验证
kubectl top nodes
kubectl top pods

HPA 示例

基于 CPU 和内存

apiVersion: autoscaling/v2
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
  name: api-hpa
spec:
  scaleTargetRef:
    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    name: api-deployment
  minReplicas: 2                   # 最小副本数
  maxReplicas: 10                  # 最大副本数
  metrics:
  - type: Resource
    resource:
      name: cpu
      target:
        type: Utilization
        averageUtilization: 50     # 目标 CPU 利用率 50%
  - type: Resource
    resource:
      name: memory
      target:
        type: Utilization
        averageUtilization: 80     # 目标内存利用率 80%

# 创建 HPA
kubectl apply -f hpa.yaml

# 查看 HPA
kubectl get hpa
# NAME      REFERENCE              TARGETS                MINPODS   MAXPODS   REPLICAS   AGE
# api-hpa   Deployment/api-dep     45%/50%, 60%/80%       2          10        2          5m

# 查看 HPA 详情
kubectl describe hpa api-hpa

基于 Pod 的指标（Pods Metric）

根据每个 Pod 的某个指标平均值自动扩缩：

metrics:
- type: Pods
  pods:
    metric:
      name: requests_per_second    # 自定义指标
    target:
      type: AverageValue
      averageValue: 1000           # 每个 Pod 平均处理 1000 请求

基于对象指标（Object Metric）

根据集群中某个对象（如 Ingress 的请求数）扩缩：

metrics:
- type: Object
  object:
    metric:
      name: requests_per_second
    describedObject:
      apiVersion: networking.k8s.io/v1
      kind: Ingress
      name: main-ingress
    target:
      type: Value
      value: 10000                  # Ingress 总请求数目标

扩缩容行为（1.18+）

spec:
  behavior:
    scaleDown:                      # 缩容策略
      stabilizationWindowSeconds: 300  # 稳定窗口 5 分钟
      policies:
      - type: Pods
        value: 1                    # 每次最多缩 1 个 Pod
        periodSeconds: 60
      - type: Percent
        value: 10                   # 或按百分比
        periodSeconds: 60
    scaleUp:                         # 扩容策略
      stabilizationWindowSeconds: 0
      policies:
      - type: Percent
        value: 100
        periodSeconds: 15
      selectPolicy: Max             # 选择最大策略

测试 HPA

# 创建带资源 requests 的 Deployment
kubectl create deployment cpu-stress --image=nginx:alpine
kubectl set resources deployment cpu-stress -c=nginx --requests=cpu=100m,memory=128Mi

# 创建 HPA
kubectl autoscale deployment cpu-stress --cpu-percent=50 --min=1 --max=5

# 模拟压力
kubectl run -it --rm load-generator --image=busybox -- /bin/sh -c "while true; do wget -q -O- http://cpu-stress; done"

# 观察扩缩
kubectl get hpa -w
kubectl get pods -w

约束

被 HPA 管理的 Deployment 必须设置 requests（否则 HPA 无法计算利用率）。
Metrics Server 只提供 CPU 和内存，自定义指标需要部署 Prometheus Adapter / Metrics Server 适配器。
HPA 对 StatefulSet 也有效，但对 StatefulSet 扩缩不会自动调整 PVC。

小结

HPA 根据指标自动调整副本数，前提是 Metrics Server 已安装。
支持资源指标（CPU/内存）、Pod 指标（每个 Pod 平均值）、对象指标（集群对象）三种类型。
behavior 字段自定义扩缩容行为（稳定窗口、速率限制）。
被 HPA 管理的 Pod 必须设置 resources.requests。
kubectl get hpa -w 实时观察扩缩过程。

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