公有云服务架构与运维（基于阿里云）电子教案15 容器弹性伸缩与微服务治理

教师备课纸教师备课纸课题容器弹性伸缩与微服务治理课型理实一体授课班级授课时数2教学目标1.知识目标：•了解Kubernetes弹性伸缩机制：HPA（基于CPU/内存）和VPA（垂直伸缩）。•理解服务发现是微服务架构通信的基础。2.技能目标：•能为已部署的Deployment配置HPA（水平Pod自动伸缩）策略。•能使用压测工具模拟高负载，验证Pod的自动扩容与缩容效果。•能为Ingress配置基于路径（Path）的流量转发规则，实现多服务路由。3.素质目标：•深化对云原生应用“自愈”与“弹性”特性的理解。•初步建立微服务架构下流量管理的意识。教学重点•HPA策略的创建与配置（基于CPU指标）。•使用压测工具验证HPA的自动扩缩容效果。教学难点•理解HPA的工作原理及其对应用无状态性的要求。•编写和应用包含多路径规则的IngressYAML文件。学情分析学生已掌握基本的容器部署，但对“弹性”和“微服务治理”等进阶概念较为陌生。压测环节可能因工具不熟而受阻。教学需提供简单易用的压测命令，并强调应用必须是无状态的才能使用HPA。教学效果•学生成功为WordPressDeployment配置了HPA策略（CPU>50%时扩容）。•学生通过hey或ab工具对应用进行压测，观察到Pod数量从1个自动增加到3个。•学生配置了Ingress规则，能将/blog路径的请求转发到WordPress服务。教后记通过实时压测观察Pod数量动态变化，给学生留下了深刻印象，有效诠释了“弹性”的价值。主要问题是部分学生未在Deployment中预先设置CPUrequests，导致HPA无法工作。下次实训前需增加一个检查清单，确保所有前置条件都已满足。一、情境导入与任务驱动（10分钟）场景设问：我们的容器化WordPress很酷，但如果突然有大量用户访问，单个Pod会不会被压垮？能否像ECS一样自动加机器？引出容器弹性：Kubernetes提供了更细粒度的弹性能力——HPA（HorizontalPodAutoscaler），它能根据CPU、内存等指标，自动增减Pod的数量！明确任务：今天我们将让我们的WordPress应用具备“自我调节”的能力，并学习如何用Ingress管理更复杂的流量。二、核心概念精讲（20分钟）弹性伸缩机制：HPA(水平Pod伸缩)：最常用。通过增加或减少Pod副本数来应对负载变化。要求应用是无状态的。VPA(垂直Pod伸缩)：较少用。通过调整单个Pod的CPU/内存请求量来应对负载，通常需要重启Pod。微服务治理基础-服务发现：在K8s中，每个Service都有一个固定的DNS名称（如wordpress-service.default.svc.cluster.local）。其他服务只需通过这个名称即可访问，无需关心后端Pod的具体IP，实现了解耦。Ingress高级路由：除了基于域名的路由，Ingress还支持基于URL路径的路由（Path-basedRouting），例如：/blog→WordPressS/api→APIService三、技能实训（50分钟）任务：让我的应用学会“自我调节”配置HPA（20分钟）：前提：确保WordPressDeployment中的Pod已设置resources.requests.cpu（如100m）。创建HPA（使用命令行）：kubectlautoscaledeploymentwordpress-deployment\--cpu-percent=50\--min=1\--max=3#或通过YAML文件定义更复杂的指标查看HPA状态：kubectlgethpa压测与验证（15分钟）：安装压测工具（在CloudShell或一台ECS上）：#安装hey(Go语言压测工具)wgethttps://.../hey_linux_amd64-Ohey&&chmod+xhey执行压测：./hey-z2m-c20http://<INGRESS-EXTERNAL-IP>/#-z2m:持续2分钟,-c20:20个并发实时监控：#新开一个终端，持续观察Pod数量变化watchkubectlgetpods#应能看到Pod数量从1逐渐增加到3配置Ingress路径路由（15分钟）：修改IngressYAML：在rules下添加paths。yamlspec:rules:-http:paths:-path:/blogpathType:Prefixbackend:service:name:wordpress-serviceport:number:80应用更新：kubectlapply-fupdated-ingress.yamlkubectlgetingress验证：访问http://<INGRESS-IP>/blog，应能正常打开WordPress。四、总结评价与拓展延伸（10分钟）成果验收：检查学生是否成功创建HPA，并能通过kubectlgethpa看到当前指标。验证在压测期间，学生集群中的Pod数量是否按预期增加。检查Ingress配置，确认路径路由规则是否生效。知识梳理：HPA=Pod的自动空调：根据负载自动增减实例数。服务发现=微服务的通讯录：通过名字找服务，不靠IP。Ingress路由=智能交通灯：把不同路径的车流（请求）引向不同目的地。作