Tại Sao Cần Autoscaling Trong Kubernetes?

Kubernetes autoscaling là kỹ thuật tối ưu hóa cluster, giúp tự động điều chỉnh số lượng Pod hoặc node dựa trên tải. Horizontal Pod Autoscaler (HPA) mở rộng số Pod khi CPU/memory tăng, còn Cluster Autoscaler điều chỉnh số node. Trong các bài trước, bạn đã triển khai ứng dụng trên Minikube và EKS, quản lý cấu hình, và tự động hóa với Helm. Bài này sẽ hướng dẫn bạn dùng HPA và quản lý tài nguyên để tối ưu hóa cluster trên Minikube.

Bước 1: Khởi Động Minikube Và Cài Đặt Metrics Server

• Hành động:
  1. Khởi động cluster Minikube:

     minikube start --driver=docker

  2. Cài đặt Metrics Server để thu thập dữ liệu CPU/memory:

     minikube addons enable metrics-server

  3. Kiểm tra Metrics Server:

     kubectl get pods -n kube-system | grep metrics-server

• Kết quả thực tế:
  • Sau khi chạy minikube start, terminal hiển thị:

        minikube v1.33.1 on Ubuntu 22.04
        Using the docker driver
        Starting control plane node in cluster minikube
        Done! kubectl is now configured to use "minikube" cluster

  • Sau khi chạy minikube addons enable, terminal hiển thị:

        The 'metrics-server' addon is enabled

  • Lệnh kubectl get pods hiển thị:

    metrics-server-5d9f8b6f5-abcde   1/1     Running   0          30s

    (Metrics Server đã chạy).

Bước 2: Triển Khai Ứng Dụng Và Cấu Hình Resource Limits

• Hành động:
  1. Tạo file nginx-deployment.yaml:

     touch nginx-deployment.yaml

     Mở file và dán nội dung:

     apiVersion: apps/v1
     kind: Deployment
     metadata:
     name: nginx-deployment
     spec:
     replicas: 1
     selector:
      matchLabels:
        app: nginx
     template:
      metadata:
        labels:
          app: nginx
      spec:
        containers:
        - name: nginx
          image: nginx:latest
          ports:
          - containerPort: 80
          resources:
            requests:
              cpu: "100m"
              memory: "128Mi"
            limits:
              cpu: "200m"
              memory: "256Mi"
     ---
     apiVersion: v1
     kind: Service
     metadata:
     name: nginx-service
     spec:
     selector:
      app: nginx
     ports:
     - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 80
     type: ClusterIP

  2. Triển khai ứng dụng:

     kubectl apply -f nginx-deployment.yaml

  3. Kiểm tra Pod:

     kubectl get pods

• Kết quả thực tế:
  • Sau khi chạy kubectl apply, terminal hiển thị:

    deployment.apps/nginx-deployment created
    service/nginx-service created

  • Lệnh kubectl get pods hiển thị:

    NAME                               READY   STATUS    RESTARTS   AGE
    nginx-deployment-5d9f8b6f5-xyz12   1/1     Running   0          10s

Bước 3: Cấu Hình Horizontal Pod Autoscaler (HPA)

• Hành động:
  1. Tạo file nginx-hpa.yaml:

     touch nginx-hpa.yaml

     Mở file và dán nội dung:

     apiVersion: autoscaling/v2
     kind: HorizontalPodAutoscaler
     metadata:
     name: nginx-hpa
     spec:
     scaleTargetRef:
      apiVersion: apps/v1
      kind: Deployment
      name: nginx-deployment
     minReplicas: 1
     maxReplicas: 5
     metrics:
     - type: Resource
      resource:
        name: cpu
        target:
          type: Utilization
          averageUtilization: 50

  2. Triển khai HPA:

     kubectl apply -f nginx-hpa.yaml

  3. Kiểm tra HPA:

     kubectl get hpa

• Kết quả thực tế:
  • Sau khi chạy kubectl apply, terminal hiển thị:

    horizontalpodautoscaler.autoscaling/nginx-hpa created

  • Lệnh kubectl get hpa hiển thị:

    NAME       REFERENCE                 TARGETS   MINPODS   MAXPODS   REPLICAS   AGE
    nginx-hpa  Deployment/nginx-deployment  0%/50%    1         5         1          10s

    (HPA đã được tạo, mục tiêu CPU là 50%).

Bước 4: Tạo Tải Để Kiểm Tra Autoscaling

• Hành động:
  1. Tạo tải bằng cách chạy một container tạo yêu cầu liên tục:

     kubectl run -i --tty load-generator --rm --image=busybox -- /bin/sh -c "while true; do wget -q -O- http://nginx-service; done"

  2. Theo dõi HPA:

     kubectl get hpa --watch

  3. Kiểm tra số lượng Pod:

     kubectl get pods

• Kết quả thực tế:
  • Sau vài phút, kubectl get hpa hiển thị:

    NAME       REFERENCE                 TARGETS   MINPODS   MAXPODS   REPLICAS   AGE
    nginx-hpa  Deployment/nginx-deployment  75%/50%   1         5         3          2m

    (HPA đã tăng số Pod lên 3 do CPU vượt 50%).

  • Lệnh kubectl get pods hiển thị:

    NAME                               READY   STATUS    RESTARTS   AGE
    nginx-deployment-5d9f8b6f5-xyz12   1/1     Running   0          5m
    nginx-deployment-5d9f8b6f5-abcde   1/1     Running   0          1m
    nginx-deployment-5d9f8b6f5-fghij   1/1     Running   0          1m

    (Có 3 Pod đang chạy).

Bước 5: Xóa Tài Nguyên Để Dọn Dẹp

• Hành động:
  1. Xóa HPA, Deployment, và Service:

     kubectl delete -f nginx-hpa.yaml
     kubectl delete -f nginx-deployment.yaml

  2. Dừng và xóa cluster Minikube:

     minikube stop
     minikube delete

• Kết quả thực tế:
  • Sau khi chạy các lệnh kubectl delete, terminal hiển thị:

    horizontalpodautoscaler.autoscaling "nginx-hpa" deleted
    deployment.apps "nginx-deployment" deleted
    service "nginx-service" deleted

  • Sau khi chạy minikube delete, terminal hiển thị:

        Deleting "minikube" in docker ...
        Deleted minikube cluster

Lưu Ý Quan Trọng

• Metrics Server: HPA cần Metrics Server để thu thập dữ liệu CPU/memory. Trong production, bạn có thể dùng Prometheus để thu thập thêm metrics.
• Cluster Autoscaler: Để mở rộng node, bạn cần cấu hình Cluster Autoscaler (phù hợp với EKS, GKE).
• Tài liệu tham khảo: Xem thêm về HPA (Kubernetes HPA).