Kubernetes Autoscaler增加对百度云容器引擎CCE的支持
在众多企业的容器化应用和实践中，弹性伸缩一直是个很重要的话题。受益于容器本身轻量级、快速启动的特性，容器化应用的规模部署变得愈发灵活弹性。
那么容器集群的运维者就会问到：我应该保持多大的节点规模来满足应用随时变化的资源需求？能否让集群所占用的底层资源也随着应用规模的变化而灵活缩放呢？
Cluster-Autoscaler(后文中将简称为CA) 就是Kubernetes中用于解决以上疑问的组件，它帮助用户实现了容器集群规模的动态伸缩，能够自动根据部署的应用所请求的资源量来维持集群大小，当集群资源过剩时自动释放部分资源，当资源不足时完成资源的申请并将其加入集群。CA一方面提高了底层资源的利用率，为企业节约成本。另一方面也大大降低了人力运维集群的负担。
百度云获得社区官方支持
CA组件虽然是Kubernetes社区的开源组件，但并不意味着将它部署在集群内就可以正常开始工作。因为CA的工作涉及到集群节点信息的查询、节点的创建和释放等， CA需要与底层资源平台提供的接口进行交互，而这些接口通常是由不同的云厂商提供的，因此将CA应用到不同云平台往往需要大量的改造工作。
在此之前，Kubernetes社区官方只支持部分云平台，本次加入对百度云容器引擎CCE的支持，使百度云成为国内第二个得到Kubernetes Autoscaler官方支持的云厂商。这意味着用户在使用百度云容器引擎CCE时，可以无缝体验CA组件带来的灵活和弹性，无需关心底层资源的差异性。
除了弹性伸缩以外，百度云容器团队一直以来都在积极参与开源社区的重要项目，从Kubernetes v0.8版本推出之际就开始进行生产级别的实践，是国内Kubernetes容器技术的最早践行者之一。
2018年百度云继续与开源社区保持良好的合作，为Kubernetes主库提交总共25个PullRequest，合入14个，主要集中在scheduler、auto-scaling等模块。同时成为Kubernetes子项目kube-batchd的Maintainer，并在LinuxCon和KubeCon上对paddle-k8s-operator和kube-batchd项目进行主题演讲。
百度云今年在开源领域发布了两个云提供商：cloud-provider-baiducloud与cluster-api-provider-baiducloud，为整合入Kubernetes主库进行准备，同时百度云CCE已经在2018年年初正式通过Kubernetes公有云统一化认证。
CCE自动扩缩容功能
基于Kubernetes CA组件，CCE为用户提供了便捷的自动扩缩容功能,使得该组件的使用更加便捷。用户可以在集群详情中找到自动扩缩容的开关，如下图所示：
如果需要使用自动扩缩容的能力只需要将开关打开，然后设置扩缩容的节点数范围即可。打开之后，CCE的自动扩缩容会启用集群中的CA组件，并依靠CA组件在资源不足或者过剩时自动创建和释放集群中的BCC节点。
所有打开了自动扩缩容功能的集群，CCE都将在集群名称右下角进行标识，以便用户区分。需要注意的是自动扩缩容可能会触发节点释放的操作，将会同步释放节点关联的后付费公网IP和云磁盘，因此在开启该功能之前，请务必阅读相关文档，以避免缩容造成的业务数据损失。
文档地址：
https://cloud.baidu.com/doc/CCE/GettingStarted/2D.5C.E8.87.AA.E5.8A.A8.E6.89.A9.E7.BC.A9.E5.AE.B9.html#.E3.17.37.D2.B6.9B.32.48.D0.5D.5F.C6.CD.2D.A0.B4
在现有功能基础上，CCE还会继续对自动扩缩容能力进行扩展，未来将支持更加丰富的扩缩容策略，用户可以灵活地自定义扩容时使用的节点配置，并在缩容时对可能有持久化存储的资源进行保护。
实现原理与技术细节
在开启CCE的自动扩缩容功能后，当pod由于资源不足而调度失败，即有pod一直处于Pending状态时，CA会采取扩容操作；当node的资源利用率较低时，且此node上存在的pod都能被重新调度到其他node上运行时，CA会采取缩容操作。如果你的集群同时也启用了HPA（Horizontal Pod Autoscaling，是k8s中pod的水平自动扩展），那么CA也能与HPA协同工作，例如：当CPU负载增加，HPA扩容pod，如果此pod因为资源不足无法被调度，则此时CA会扩容节点。当CPU负载减小，HPA减少pod，CA发现有节点资源利用率低甚至已经是空时，CA就会删除此节点。
Kubernetes的CA组件由以下几个模块组成：
CA autoscaler：核心模块，负责整体扩缩容功能
Estimator：负责评估计算扩容节点
Simulator：负责模拟调度，计算缩容节点
CA Cloud-Provider：与云交互进行节点的增删操作。
其中CA Cloud-Provider部分每个云厂商的实现都不一样，基于百度云的实现在这笔PR（https://github.com/kubernetes/autoscaler/pull/1536）中被合入了Kubernetes autoscaler开源库。
CA组件的整体架构如下图所示：
其中CA与百度云CCE相关的适配通过以下模块实现：
CCE Manager：CCE Cluster-Autoscaler的中控模块，初始化各项配置，开启定时器缓存扩缩容相关信息
ASG-Cache：缓存扩缩容各项配置
CloudProvider：能够获得集群内所有节点的相关信息，用户配置的扩缩容相关信息
NodeGroup：能够根据扩缩容的估算结果，安全的扩容集群或者缩容集群
Cloud-SDK：对BCE中BCC、CCE的OpenAPI的封装，用于下单扩容集群、删除空闲节点、查询集群节点信息等
如果你也认为自动扩缩容的功能会为你的容器化架构带来帮助的话，请登录百度云CCE服务网站或点击“阅读原文”进行体验。
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