1.5. Vertical Pod Autoscaler を使用した Pod リソースレベルの自動調整

OpenShift Container Platform の Vertical Pod Autoscaler Operator (VPA) は、Pod 内のコンテナーの履歴および現在の CPU とメモリーリソースを自動的に確認し、把握する使用値に基づいてリソース制限および要求を更新できます。VPA は個別のカスタムリソース (CR) を使用して、Deployment、 Deployment Config、 StatefulSet、Job、DaemonSet、 ReplicaSet、または ReplicationController などのワークロードオブジェクトに関連付けられたすべての Pod を更新します。

VPA は、Pod に最適な CPU およびメモリーの使用状況を理解するのに役立ち、Pod のライフサイクルを通じて Pod のリソースを自動的に維持します。

重要

Vertical Pod Autoscaler はテクノロジープレビュー機能としてのみご利用いただけます。テクノロジープレビュー機能は Red Hat の実稼働環境でのサービスレベルアグリーメント (SLA) ではサポートされていないため、Red Hat では実稼働環境での使用を推奨していません。Red Hat は実稼働環境でこれらを使用することを推奨していません。これらの機能は、近々発表予定の製品機能をリリースに先駆けてご提供することにより、お客様は機能性をテストし、開発プロセス中にフィードバックをお寄せいただくことができます。

Red Hat のテクノロジープレビュー機能のサポート範囲についての詳細は、テクノロジープレビュー機能のサポート範囲 を参照してください。

1.5.1. Vertical Pod Autoscaler Operator について

Vertical Pod Autoscaler Operator (VPA) は、API リソースおよびカスタムリソース (CR) として実装されます。CR は、デーモンセット、レプリケーションコントローラーなどの特定のワークロードオブジェクトに関連付けられた Pod について Vertical Pod Autoscaler Operator が取るべき動作を判別します。

VPA は、それらの Pod 内のコンテナーの履歴および現在の CPU とメモリーの使用状況を自動的に計算し、このデータを使用して、リソース制限および要求が最適化された Pod を自動的に再デプロイし、これらの Pod が常時効率的に動作していることを確認することができます。Pod を再デプロイする場合、VPA はアプリケーションに設定された Pod の Disruption Budget を反映します。VPA が Pod を自動的に再デプロイする必要がない場合は、このリソース情報を使用して、必要に応じて Pod を手動で更新できます。

Pod を自動的に更新するように設定すると、VPA はより多くのリソースを要求する Pod のリソースを減らし、十分なリソースを要求していない Pod のリソースを増やします。

たとえば、CPU の 50% を使用する Pod が 10% しか要求しない場合、VPA は Pod が要求よりも多くの CPU を消費すると判別し、より多くのリソースで Pod を再起動します。

開発者の場合、Pod をノードにスケジュールし、それぞれの Pod が適切なリソースを利用できる状態にすることで、VPA は需要の多い期間でも Pod を確実に稼働させる上で役立ちます。

管理者は、VPA を使用してクラスターリソースをより適切に活用できます。たとえば、必要以上の CPU リソースを Pod が予約できないようにします。VPA は、ワークロードが実際に使用しているリソースをモニターし、他のワークロードで容量を使用できるようにリソース要件を調整します。VPA は、初期のコンテナー設定で指定される制限と要求の割合をそのまま維持します。

注記

VPA の実行を停止するか、またはクラスターの特定の VPA CR を削除する場合、VPA によってすでに変更された Pod のリソース要求は変更されません。新規 Pod は、VPA による以前の推奨事項ではなく、ワークロードオブジェクトで定義されたリソースを取得します。

1.5.2. Vertical Pod Autoscaler Operator のインストール

OpenShift Container Platform Web コンソールを使って Vertical Pod Autoscaler Operator (VPA) をインストールすることができます。

手順

  1. OpenShift Container Platform Web コンソールで、Operators → OperatorHub をクリックします。
  2. 利用可能な Operator の一覧から VerticalPodAutoscaler を選択し、Install をクリックします。
  3. Install Operator ページで、Operator recommended namespace オプションが選択されていることを確認します。これにより、Operator が必須の openshift-vertical-pod-autoscaler namespace にインストールされます。この namespace は存在しない場合は、自動的に作成されます。
  4. Install をクリックします。

  5. VPA Operator コンポーネントを一覧表示して、インストールを確認します。

    1. Workloads → Pods に移動します。
    2. ドロップダウンメニューから openshift-vertical-pod-autoscaler プロジェクトを選択し、4 つの Pod が実行されていることを確認します。
    3. Workloads → Deploymentsに移動し、4 つの デプロイメントが実行されていることを確認します。

  6. オプション。以下のコマンドを使用して、OpenShift Container Platform CLI でインストールを確認します。 

    $ oc get all -n openshift-vertical-pod-autoscaler

    出力には、4 つの Pod と 4 つのデプロイメントが表示されます。

    出力例

    NAME                                                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/vertical-pod-autoscaler-operator-85b4569c47-2gmhc   1/1     Running   0          3m13s
pod/vpa-admission-plugin-default-67644fc87f-xq7k9       1/1     Running   0          2m56s
pod/vpa-recommender-default-7c54764b59-8gckt            1/1     Running   0          2m56s
pod/vpa-updater-default-7f6cc87858-47vw9                1/1     Running   0          2m56s

NAME                  TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
service/vpa-webhook   ClusterIP   172.30.53.206   <none>        443/TCP   2m56s

NAME                                               READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
deployment.apps/vertical-pod-autoscaler-operator   1/1     1            1           3m13s
deployment.apps/vpa-admission-plugin-default       1/1     1            1           2m56s
deployment.apps/vpa-recommender-default            1/1     1            1           2m56s
deployment.apps/vpa-updater-default                1/1     1            1           2m56s

NAME                                                          DESIRED   CURRENT   READY   AGE
replicaset.apps/vertical-pod-autoscaler-operator-85b4569c47   1         1         1       3m13s
replicaset.apps/vpa-admission-plugin-default-67644fc87f       1         1         1       2m56s
replicaset.apps/vpa-recommender-default-7c54764b59            1         1         1       2m56s
replicaset.apps/vpa-updater-default-7f6cc87858                1         1         1       2m56s

1.5.3. Vertical Pod Autoscaler Operator の使用について

Vertical Pod Autoscaler Operator (VPA) を使用するには、クラスター内にワークロードオブジェクトの VPA カスタムリソース (CR) を作成します。VPA は、そのワークロードオブジェクトに関連付けられた Pod に最適な CPU およびメモリーリソースを確認し、適用します。VPA は、デプロイメント、ステートフルセット、ジョブ、デーモンセット、レプリカセット、またはレプリケーションコントローラーのワークロードオブジェクトと共に使用できます。VPA CR はモニターする必要のある Pod と同じプロジェクトになければなりません。

VPA CR を使用してワークロードオブジェクトを関連付け、VPA が動作するモードを指定します。

  • Auto および Recreate モードは、Pod の有効期間中は VPA CPU およびメモリーの推奨事項を自動的に適用します。
  • Initial モードは、Pod の作成時にのみ VPA の推奨事項を自動的に適用します。
  • Off モードは、推奨されるリソース制限および要求のみを提供するので、推奨事項を手動で適用することができます。off モードは Pod を更新しません。

CR を使用して、VPA 評価および更新から特定のコンテナーをオプトアウトすることもできます。

たとえば、Pod には以下の制限および要求があります。 

resources:
  limits:
    cpu: 1
    memory: 500Mi
  requests:
    cpu: 500m
    memory: 100Mi

auto に設定された VPA を作成すると、VPA はリソース使用状況を確認して終了し、新しいリソース制限および要求で Pod を再作成します。 

resources:
  limits:
    cpu: 50m
    memory: 1250Mi
  requests:
    cpu: 25m
    memory: 262144k

以下のコマンドを実行して、VPA の推奨事項を表示できます。 

$ oc get vpa <vpa-name> --output yaml

出力には、以下のような CPU およびメモリー要求の推奨事項が表示されます。

出力例

...
status:

...

  recommendation:
    containerRecommendations:
    - containerName: frontend
      lowerBound:
        cpu: 25m
        memory: 262144k
      target:
        cpu: 25m
        memory: 262144k
      uncappedTarget:
        cpu: 25m
        memory: 262144k
      upperBound:
        cpu: 262m
        memory: "274357142"
    - containerName: backend
      lowerBound:
        cpu: 12m
        memory: 131072k
      target:
        cpu: 12m
        memory: 131072k
      uncappedTarget:
        cpu: 12m
        memory: 131072k
      upperBound:
        cpu: 476m
        memory: "498558823"

...

出力には、target (推奨リソース)、lowerBound (最小推奨リソース)、upperBound (最大推奨リソース)、および uncappedTarget (最新の推奨リソース) が表示されます。

VPA はlowerBound および upperBound の値を使用して、Pod の更新が必要であるかどうかを判別します。Pod のリソース要求が lowerBound 値を下回るか、upperBound 値を上回る場合は、VPA は終了し、target 値で Pod を再作成します。

VPA の推奨事項の自動適用
VPA を使用して Pod を自動的に更新するには、updateMode が Auto または Recreate に設定された特定のワークロードオブジェクトの VPA CR を作成します。

Pod がワークロードオブジェクト用に作成されると、VPA はコンテナーを継続的にモニターして、CPU およびメモリーのニーズを分析します。VPA は、これらのニーズに応えるために、Pod を削除し、新しいコンテナーのリソース制限および要求で Pod を再デプロイします。この際、VPA はアプリケーションに設定された Pod の Disruption Budget を反映します。この推奨事項は、参照用に VPA CR の status フィールドに追加されます。

Auto モードの VPA CR の例

apiVersion: autoscaling.k8s.io/v1
kind: VerticalPodAutoscaler
metadata:
  name: vpa-recommender
spec:
  targetRef:
    apiVersion: "apps/v1"
    kind:       Deployment 1
    name:       frontend 2
  updatePolicy:
    updateMode: "Auto" 3

1 1
この VPA CR が管理するワークロードオブジェクトのタイプ。
2
この VPA CR が管理するワークロードオブジェクトの名前。
3
モードを Auto または Recreate に設定します。
  • Auto:VPA は、Pod の作成時にリソース要求を割り当て、要求されるリソースが新規の推奨事項と大きく異なる場合に、それらを終了して既存の Pod を更新します。
  • Recreate:VPA は、Pod の作成時にリソース要求を割り当て、要求されるリソースが新規の推奨事項と大きく異なる場合に、それらを終了して既存の Pod を更新します。このモードはほとんど使用されることはありません。リソース要求が変更される際に Pod が再起動されていることを確認する必要がある場合にのみ使用します。
注記

VPA が推奨リソースを判別し、新規 Pod に推奨事項を割り当てる前に、プロジェクトに動作中の Pod がなければなりません。

Pod 作成時における VPA 推奨の自動適用
VPA を使用して、Pod が最初にデプロイされる場合にのみ推奨リソースを適用するには、updateMode が Initial に設定された特定のワークロードオブジェクトの VPA CR を作成します。

Pod がワークロードオブジェクト用に作成されると、VPA はコンテナーの CPU およびメモリーのニーズを分析し、推奨されるコンテナーのリソース制限および要求を割り当てます。VPA は、新しい推奨リソースを確認する際に Pod を更新しません。

Initial モードの VPA CR の例

apiVersion: autoscaling.k8s.io/v1
kind: VerticalPodAutoscaler
metadata:
  name: vpa-recommender
spec:
  targetRef:
    apiVersion: "apps/v1"
    kind:       Deployment 1
    name:       frontend 2
  updatePolicy:
    updateMode: "Initial" 3

1
この VPA CR が管理するワークロードオブジェクトのタイプ。
2
この VPA CR が管理するワークロードオブジェクトの名前。
3
モードを Initial に設定します。VPA は、Pod の作成時にリソースを割り当て、Pod の有効期間中はリソースを変更しません。
注記

VPA が推奨リソースを判別し、新規 Pod に推奨事項を割り当てる前に、プロジェクトに動作中の Pod がなければなりません。

VPA の推奨事項の手動適用
CPU およびメモリーの推奨値を判別するためだけに VPA を使用するには、updateMode を off に設定した特定のワークロードオブジェクトの VPA CR を作成します。

Pod がワークロードオブジェクト用に作成されると、VPA はコンテナーの CPU およびメモリーのニーズを分析し、VPA CR の status フィールドにそれらの推奨事項を記録します。VPA は、新しい推奨リソースを判別する際に Pod を更新しません。

Off モードの VPA CR の例

apiVersion: autoscaling.k8s.io/v1
kind: VerticalPodAutoscaler
metadata:
  name: vpa-recommender
spec:
  targetRef:
    apiVersion: "apps/v1"
    kind:       Deployment 1
    name:       frontend 2
  updatePolicy:
    updateMode: "Off" 3

1
この VPA CR が管理するワークロードオブジェクトのタイプ。
2
この VPA CR が管理するワークロードオブジェクトの名前。
3
モードを Off に設定します。

以下のコマンドを使用して、推奨事項を表示できます。 

$ oc get vpa <vpa-name> --output yaml

この推奨事項により、ワークロードオブジェクトを編集して CPU およびメモリー要求を追加し、推奨リソースを使用して Pod を削除および再デプロイできます。

注記

VPA が推奨リソースを判別する前に、プロジェクトに動作中の Pod がなければなりません。

VPA の推奨事項をすべてのコンテナーに適用しないようにする
ワークロードオブジェクトに複数のコンテナーがあり、VPA がすべてのコンテナーを評価および実行対象としないようにするには、特定のワークロードオブジェクトの VPA CR を作成し、resourcePolicy を追加して特定のコンテナーをオプトアウトします。

VPA が推奨リソースで Pod を更新すると、resourcePolicy が設定されたコンテナーは更新されず、VPA は Pod 内のそれらのコンテナーの推奨事項を提示しません。 

apiVersion: autoscaling.k8s.io/v1
kind: VerticalPodAutoscaler
metadata:
  name: vpa-recommender
spec:
  targetRef:
    apiVersion: "apps/v1"
    kind:       Deployment 1
    name:       frontend 2
  updatePolicy:
    updateMode: "Auto" 3
  resourcePolicy: 4
    containerPolicies:
    - containerName: my-opt-sidecar
      mode: "Off"
1
この VPA CR が管理するワークロードオブジェクトのタイプ。
2
この VPA CR が管理するワークロードオブジェクトの名前。
3
モードを Auto、Recreate、または Off に設定します。Recreate モードはほとんど使用されることはありません。リソース要求が変更される際に Pod が再起動されていることを確認する必要がある場合にのみ使用します。
4
オプトアウトするコンテナーを指定し、mode を Off に設定します。

たとえば、Pod には同じリソース要求および制限の 2 つのコンテナーがあります。 

...
spec:
  containers:
    name: frontend
    resources:
      limits:
        cpu: 1
        memory: 500Mi
      requests:
        cpu: 500m
        memory: 100Mi
...
    name: backend
    resources:
      limits:
        cpu: "1"
        memory: 500Mi
      requests:
        cpu: 500m
        memory: 100Mi
...

backend コンテナーがオプトアウトに設定された VPA CR を起動した後、VPA は Pod を終了し、frontend コンテナーのみに適用される推奨リソースで Pod を再作成します。 

...
spec:
  containers:
    name: frontend
    resources:
      limits:
        cpu: 50m
        memory: 1250Mi
      requests:
        cpu: 25m
        memory: 262144k
...
    name: backend
    resources:
      limits:
        cpu: "1"
        memory: 500Mi
      requests:
        cpu: 500m
        memory: 100Mi
...

1.5.4. Vertical Pod Autoscaler Operator の使用

VPA カスタムリソース (CR) を作成して、Vertical Pod Autoscaler Operator (VPA) を使用できます。CR は、分析すべき Pod を示し、VPA がそれらの Pod について実行するアクションを判別します。

手順

特定のワークロードオブジェクトの VPA CR を作成するには、以下を実行します。

  1. スケーリングするワークロードオブジェクトがあるプロジェクトに切り替えます。

    1. VPA CR YAML ファイルを作成します。 

      apiVersion: autoscaling.k8s.io/v1
kind: VerticalPodAutoscaler
metadata:
  name: vpa-recommender
spec:
  targetRef:
    apiVersion: "apps/v1"
    kind:       Deployment 1
    name:       frontend 2
  updatePolicy:
    updateMode: "Auto" 3
  resourcePolicy: 4
    containerPolicies:
    - containerName: my-opt-sidecar
      mode: "Off"
      1
      この VPA が管理するワークロードオブジェクトのタイプ (Deployment、StatefulSet、Job、DaemonSet、ReplicaSet、または ReplicationController) を指定します。
      2
      この VPA が管理する既存のワークロードオブジェクトの名前を指定します。
      3
      VPA モードを指定します。
      • auto は、コントローラーに関連付けられた Pod に推奨リソースを自動的に適用します。VPA は既存の Pod を終了し、推奨されるリソース制限および要求で新規 Pod を作成します。
      • recreate は、ワークロードオブジェクトに関連付けられた Pod に推奨リソースを自動的に適用します。VPA は既存の Pod を終了し、推奨されるリソース制限および要求で新規 Pod を作成します。recreate モードはほとんど使用されることはありません。リソース要求が変更される際に Pod が再起動されていることを確認する必要がある場合にのみ使用します。
      • initial は、ワークロードオブジェクトに関連付けられた Pod が作成される際に、推奨リソースを自動的に適用します。VPA は、新しい推奨リソースを確認する際に Pod を更新しません。
      • off は、ワークロードオブジェクトに関連付けられた Pod の推奨リソースのみを生成します。VPA は、新しい推奨リソースを確認する際に Pod を更新しません。また、新規 Pod に推奨事項を適用しません。
      4
      オプション。オプトアウトするコンテナーを指定し、モードを Off に設定します。

    2. VPA CR を作成します。 

      $ oc create -f <file-name>.yaml

      しばらくすると、VPA はワークロードオブジェクトに関連付けられた Pod 内のコンテナーのリソース使用状況を確認します。

      以下のコマンドを実行して、VPA の推奨事項を表示できます。 

      $ oc get vpa <vpa-name> --output yaml

      出力には、以下のような CPU およびメモリー要求の推奨事項が表示されます。

      出力例

      ...
status:

...

  recommendation:
    containerRecommendations:
    - containerName: frontend
      lowerBound: 1
        cpu: 25m
        memory: 262144k
      target: 2
        cpu: 25m
        memory: 262144k
      uncappedTarget: 3
        cpu: 25m
        memory: 262144k
      upperBound: 4
        cpu: 262m
        memory: "274357142"
    - containerName: backend
      lowerBound:
        cpu: 12m
        memory: 131072k
      target:
        cpu: 12m
        memory: 131072k
      uncappedTarget:
        cpu: 12m
        memory: 131072k
      upperBound:
        cpu: 476m
        memory: "498558823"

...

      1
      lowerBound は、推奨リソースの最小レベルです。
      2
      target は、推奨リソースのレベルです。
      3
      upperBound は、推奨リソースの最大レベルです。
      4
      uncappedTarget は最新の推奨リソースです。

1.5.5. Vertical Pod Autoscaler Operator のアンインストール

Vertical Pod Autoscaler Operator (VPA) を OpenShift Container Platform クラスターから削除できます。アンインストール後、既存の VPA CR によってすでに変更された Pod のリソース要求は変更されません。新規 Pod は、Vertical Pod Autoscaler Operator による以前の推奨事項ではなく、ワークロードオブジェクトで定義されるリソースを取得します。

注記

oc delete vpa <vpa-name> コマンドを使用して、特定の VPA を削除できます。Vertical Pod Autoscaler のアンインストール時と同じアクションがリソース要求に対して適用されます。

前提条件

  • Vertical Pod Autoscaler Operator がインストールされていること。

手順

  1. OpenShift Container Platform Web コンソールで、Operators → Installed Operators をクリックします。
  2. openshift-vertical-pod-autoscaler プロジェクトに切り替えます。
  3. VerticalPodAutoscaler Operator を検索し、Options メニューをクリックします。Uninstall Operator を選択します。
  4. ダイアログボックスで、Uninstall をクリックします。