HPA、压测与容量运维 · 项目运维与部署

第 10 章 · HPA 压测与容量运维

本章目标：用 k6 压测基线 + HPA + 副本数公式 把「感觉要扩容」变成可计算决策；与 架构 ch09 容量公式对齐；制定 demo-mall 大促 checklist。

学时建议：2.5～3 小时（含 2 小时跟练）

前置：ops-deploy ch07 监控；架构 ch09 容量规划；ch02 requests 已配置。

10.1 场景说明

项目	内容
背景	demo-mall 大促预估 QPS 从 50 → 267；当前 prod 3 副本， unsure 是否够
痛点	上次大促手动加副本滞后 20min；曾 OOMKill
你的角色	容量运维，产出压测报告 + HPA 配置
本章任务	staging k6 压测填表；prod 配 HPA；CPU 加压观察扩容
约束	压测仅 staging-app；prod HPA maxReplicas 需变更单

10.2 学完你能

能力	验收标准
压测	运行 k6 并记录 VU/QPS/P99 表
安全水位	从数据得出单 Pod 安全 QPS
副本公式	大促 267 QPS 算出建议副本
HPA	编写 v2 HPA YAML 并解释 behavior
集群扩容	HPA vs Cluster Autoscaler 分工
大促清单	6 项 checklist 勾选

10.3 容量运维闭环

业务预测 → k6 压测单 Pod 极限 → 算副本数 → HPA 自动 → 大促人工复核

你应该看到：文档链：业务 QPS 预测 → 压测报告 → HPA min/max → 变更单。

10.4 逐步跟练 · 第一步：k6 压测（约 50 分钟）

准备：staging demo-api 单副本或固定 1 Pod 压测（scale down 其他便于测单 Pod 极限）。

脚本 load-test.js：

import http from 'k6/http';
import { check, sleep } from 'k6';

export const options = {
  stages: [
    { duration: '2m', target: 20 },   // 爬坡
    { duration: '5m', target: 60 },
    { duration: '3m', target: 100 },
    { duration: '2m', target: 0 },    // 降压
  ],
  thresholds: {
    http_req_failed: ['rate<0.001'],
    http_req_duration: ['p(99)<400'],
  },
};

export default function () {
  const res = http.get('http://demo-api.staging-app.svc/api/v1/products');
  check(res, { '200': r => r.status === 200 });
  sleep(0.1);
}

运行（集群内 k6 Job 或本地 port-forward）：

k6 run load-test.js

同步观察：运维 → 监控告警 CPU、P99、5xx。

结果记录表（单 Pod 2C4G 示例）：

VU	QPS	P99	错误率	CPU%
20	95	120ms	0%	42
40	175	280ms	0%	68
60	210	380ms	0.1%	82
80	228	520ms	1.4%	95

安全水位定义：P99 < 400ms 且错误率 < 0.1% 的最高 QPS → 本例 ≤ 180 QPS/Pod。

你应该看到：VU=80 时 thresholds 失败；k6 输出红色 ✗。

10.5 逐步跟练 · 第二步：副本数公式（约 20 分钟）

副本数 = ceil(目标QPS / 单Pod安全QPS × (1 + 冗余率))

场景	计算	建议副本
日常 50 QPS，冗余 35%	ceil(50/180×1.35)=1	3（跨 AZ N+1，非纯数学 1）
大促 267 QPS	ceil(267/180×1.35)=2	6～8（含 HPA headroom）

工程规则：数学 ceil 结果与 minReplicas、PDB、多 AZ 取 max。

你应该看到：书面结论「大促前 minReplicas 提至 6，maxReplicas 12」。

10.6 逐步跟练 · 第三步：HPA 配置（约 40 分钟）

应用部署 → prod-app → HPA 或 YAML：

apiVersion: autoscaling/v2
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
  name: demo-api-hpa
  namespace: prod-app
spec:
  scaleTargetRef:
    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    name: demo-api
  minReplicas: 3
  maxReplicas: 12
  metrics:
    - type: Resource
      resource:
        name: cpu
        target: