1. VPA 개요
VPA (Vertical Pod Autoscaler)는 Kubernetes에서 Pod의 리소스 요청 값(Requests)을 최적화하여 자동 조정하는 기능을 제공합니다. CPU 및 메모리 사용량을 분석하여 적절한 리소스를 할당하고, 필요에 따라 Pod를 재시작하여 새로운 리소스 값을 적용합니다.
- VPA 공식 문서 및 참고 자료
2. VPA와 HPA 비교
| 비교 항목 | HPA (Horizontal Pod Autoscaler) | VPA (Vertical Pod Autoscaler) |
|---|---|---|
| 기반 메트릭 | CPU, Memory 사용률 | CPU, Memory 사용량 분석 |
| 스케일링 방식 | Pod 개수를 증가/감소 | 개별 Pod의 리소스 요청값 변경 |
| Pod 재시작 여부 | ❌ 재시작 없음 | ✅ 필요 시 Pod 재시작 |
| HPA와 동시 사용 가능 여부 | ✅ 가능 | ❌ 불가능 |
| Scale to Zero 지원 | ❌ 미지원 | ❌ 미지원 |
VPA는 HPA와 함께 사용할 수 없으며, Pod의 리소스를 조정하기 위해 기존 Pod를 종료하고 새로운 Pod를 실행합니다.
3. VPA 동작 방식
VPA는 Pod의 리소스를 최적화하기 위해 아래와 같은 단계를 거칩니다.
-
리소스 요청 값(Requests) 결정
Pod가 실행되는데 필요한 최소한의 CPU 및 메모리 값을 측정합니다. -
마진 값(Buffers) 추가
약간의 여유 값을 추가하여 예측 오차를 보정합니다. -
리소스 업데이트 정책 적용
VPA 설정에 따라 Pod 리소스를 자동 변경하고, 필요 시 Pod를 재시작합니다.
- VPA 리소스 업데이트 정책
updateMode: "Auto"→ Pod의 리소스를 자동으로 변경하고 재시작 (기본값)updateMode: "Off"→ 리소스 추천값을 확인하되, 자동 적용하지 않음updateMode: "Initial"→ 신규 생성되는 Pod에만 적용
4. VPA 설치 및 설정
VPA는 Helm Chart 또는 직접 배포 스크립트를 이용하여 설치할 수 있습니다.
Kubernetes 클러스터에서 VPA 설치를 위해 openssl 버전을 확인하고 최신 버전으로 업그레이드해야 합니다.
# [운영서버 EC2]
cd ~/autoscaler/vertical-pod-autoscaler/
tree hack
# openssl 버전 확인
openssl version
# 결과 예시
OpenSSL 1.0.2k-fips 26 Jan 2017
# 기존 OpenSSL 1.0 제거
yum remove openssl -y
# 최신 OpenSSL 설치
yum install openssl11 -y
# openssl 1.1.1 이상 버전 확인
openssl11 version
# 결과 예시
OpenSSL 1.1.1g FIPS 21 Apr 2020
# 스크립트 내에 openssl11 버전 업데이트
sed -i 's/openssl/openssl11/g' ~/autoscaler/vertical-pod-autoscaler/pkg/admission-controller/gencerts.sh
git status
git config --global user.email "you@example.com"
git config --global user.name "Your Name"
git add .
git commit -m "openssl version modify"
# Deploy the Vertical Pod Autoscaler to your cluster with the following command.
watch -d kubectl get pod -n kube-system
cat hack/vpa-up.sh
# VPA 배포 스크립트 실행
./hack/vpa-up.sh
# 재실행!
sed -i 's/openssl/openssl11/g' ~/autoscaler/vertical-pod-autoscaler/pkg/admission-controller/gencerts.sh
./hack/vpa-up.sh
# VPA 정상 설치 확인
kubectl get crd | grep autoscaling
kubectl get mutatingwebhookconfigurations vpa-webhook-config
kubectl get mutatingwebhookconfigurations vpa-webhook-config -o json | jq
VPA는 Kubernetes의 Mutating Webhook을 활용하여 리소스 값을 변경하므로, Webhook 설정이 정상적으로 반영되어야 합니다.
5. VPA 활용 예제
VPA는 실행 중인 Pod의 리소스 요청 값을 자동으로 변경하고, 필요 시 Pod를 재시작합니다.
5.1 공식 예제 배포
VPA는 Kubernetes 애플리케이션의 리소스를 최적화하여 변경하는 기능을 수행합니다. 이를 실습하기 위해 Hamster 예제 애플리케이션을 배포합니다.
# VPA 모니터링
watch -d "kubectl top pod;echo "----------------------";kubectl describe pod | grep Requests: -A2"
# 공식 예제 배포
cd ~/autoscaler/vertical-pod-autoscaler/
cat examples/hamster.yaml
kubectl apply -f examples/hamster.yaml && kubectl get vpa -w
# VPA가 적용된 파드 리소스 Requestes 확인
kubectl describe pod | grep Requests: -A2
Requests:
cpu: 100m
memory: 50Mi
--
Requests:
cpu: 587m
memory: 262144k
--
Requests:
cpu: 587m
memory: 262144k
# VPA에 의해 기존 파드 삭제되고 신규 파드가 생성됨
kubectl get events --sort-by=".metadata.creationTimestamp" | grep VPA
2m16s Normal EvictedByVPA pod/hamster-5bccbb88c6-s6jkp Pod was evicted by VPA Updater to apply resource recommendation.
76s Normal EvictedByVPA pod/hamster-5bccbb88c6-jc6gq Pod was evicted by VPA Updater to apply resource recommendation.
VPA는 기존 Pod를 강제 종료하고, 새로운 리소스 값을 가진 Pod를 실행하는 방식으로 동작합니다.
5.2 Prometheus를 통한 VPA 관련 메트릭 확인
kube_customresource_vpa_containerrecommendations_target{resource="cpu"}
kube_customresource_vpa_containerrecommendations_target{resource="memory"}
6. VPA 및 배포된 리소스 삭제
kubectl delete -f examples/hamster.yaml && cd ~/autoscaler/vertical-pod-autoscaler/ && ./hack/vpa-down.sh
VPA를 완전히 제거하려면 CRD 및 Webhook 설정도 삭제해야 합니다.
