弹性伸缩基础：水平伸缩与垂直伸缩、弹性伸缩组(ASG)概念、伸缩策略（定时/动态/预测）

弹性伸缩是云原生架构下实现服务容量与负载自动匹配的核心能力。在质量门禁体系中，弹性伸缩不仅是发布后的健康验证目标，更是回滚决策的重要触发条件——当伸缩行为异常（如扩容失败、缩容过度）时，系统应自动阻断发布并执行回滚。本节从伸缩模式、核心组件与策略三个维度建立基础认知。

2.1 水平伸缩 vs 垂直伸缩

两种伸缩模式在资源维度、操作粒度与适用场景上存在本质差异。下表从关键维度进行对比：

下图展示了两种伸缩模式在资源池中的直观差异：

2.2 弹性伸缩组（ASG）核心概念

弹性伸缩组（Auto Scaling Group, ASG）是管理伸缩逻辑的抽象层，它封装了实例池、健康检查、扩缩容策略与生命周期钩子。在质量门禁中，ASG 是发布验证的直接作用对象。

一个标准的 ASG 包含以下核心组件：

• 启动配置/启动模板： 定义实例的 AMI、实例类型、安全组、密钥对等基础属性。
• 期望容量（Desired Capacity）： ASG 当前期望维持的实例数量，是伸缩控制的目标值。
• 最小/最大容量： 伸缩边界，防止无限扩容或缩容至零。
• 健康检查类型： 支持 EC2 状态检查与 ELB 健康检查，后者更贴近应用级可用性。
• 生命周期钩子（Lifecycle Hook）： 在实例启动/终止时暂停流程，允许执行自定义操作（如预热、日志采集）。
• 伸缩策略： 决定何时以及如何调整容量，详见 2.3 节。

下图展示了 ASG 的内部组件关系与实例生命周期：

2.3 伸缩策略：定时、动态与预测

伸缩策略决定了 ASG 何时以及如何调整容量。在质量门禁中，策略的合理配置直接影响发布期间的稳定性。三种策略的对比与适用场景如下：

2.3.1 定时伸缩

定时伸缩适用于业务负载模式已知且稳定的场景。配置时需指定生效时间、期望容量以及重复周期。

# 定时伸缩配置示例（AWS CLI 风格）
aws autoscaling put-scheduled-update-group-action \
  --auto-scaling-group-name "prod-web-asg" \
  --scheduled-action-name "scale-up-morning" \
  --recurrence "0 9 * * 1-5" \
  --desired-capacity 10 \
  --min-size 5 \
  --max-size 20

2.3.2 动态伸缩

动态伸缩是最常用的策略，通常基于目标跟踪（Target Tracking）或步进调整（Step Scaling）实现。目标跟踪策略只需指定一个目标指标值（如 CPU 维持在 50%），ASG 会自动计算扩缩容步长。

# 目标跟踪伸缩策略示例（AWS CLI）
aws autoscaling put-scaling-policy \
  --auto-scaling-group-name "prod-web-asg" \
  --policy-name "cpu-target-tracking" \
  --policy-type "TargetTrackingScaling" \
  --target-tracking-configuration '{
    "TargetValue": 50.0,
    "PredefinedMetricSpecification": {
      "PredefinedMetricType": "ASGAverageCPUUtilization"
    }
  }'

动态伸缩的关键参数包括：

• 冷却时间（Cooldown）： 一次伸缩动作完成后，等待多久才能再次触发。默认 300 秒，发布期间建议适当延长。
• 实例预热时间（Warmup）： 新实例启动后，等待多久才开始采集指标。避免实例刚启动时 CPU 飙高导致连续扩容。
• 步进调整： 根据指标偏离程度设置不同的扩容步长，例如 CPU > 80% 时扩容 2 台，CPU > 90% 时扩容 5 台。

2.3.3 预测伸缩

预测伸缩利用机器学习模型分析历史负载数据，提前预调度实例容量。它特别适合具有明显周期性的业务，如电商平台的日间高峰与夜间低谷。

预测伸缩的工作流程：

1. 数据收集： 采集过去 14 天以上的负载指标（CPU、请求数、连接数）。
2. 模型训练： 系统自动识别每日/每周的负载模式，生成预测模型。
3. 容量规划： 根据预测结果，在负载上升前提前扩容，在负载下降前提前缩容。
4. 动态修正： 预测结果与实际负载偏差较大时，动态伸缩策略会进行实时修正。

三种策略并非互斥，实际生产环境中通常组合使用：

• 以预测伸缩作为基线，提前准备容量；
• 以动态伸缩应对突发流量，实时修正；
• 以定时伸缩处理已知的固定事件（如数据备份、定时任务）。

下图展示了三种策略在一天内的协同工作模式：

2.4 质量门禁中的伸缩验证要点

在发布流程中，弹性伸缩的健康验证应覆盖以下检查点：

1. 伸缩组状态检查： 发布期间 ASG 的 HealthStatus 是否为 Healthy，是否有实例处于 Unhealthy 状态。
2. 容量一致性检查： 实际运行实例数是否等于期望容量，偏差超过 1 台即视为异常。
3. 伸缩策略生效检查： 模拟触发条件（如 CPU 压测），验证策略是否按预期执行扩容/缩容。
4. 生命周期钩子检查： 钩子是否超时或失败，导致实例卡在 Pending:Wait 状态。
5. 跨可用区分布检查： 伸缩后的实例是否均匀分布在多个可用区，避免单点故障。