2. HPA 指标类型：资源指标、自定义指标与外部指标

HPA（Horizontal Pod Autoscaler）的扩缩容决策完全依赖于指标数据。理解指标的类型、来源与聚合方式是校准 SLO 和配置 HPA 策略的基础。Kubernetes 将 HPA 支持的指标划分为三大类：资源指标、自定义指标和外部指标。

2.1 资源指标（Resource Metrics）

资源指标是最基础、最常用的指标类型，由 Metrics Server 从 kubelet 的 cAdvisor 收集，并通过 metrics.k8s.io API 暴露。HPA 直接使用 Pod 的 requests 值作为分母计算利用率。

2.2 自定义指标（Custom Metrics）

自定义指标允许用户基于应用层数据（如 QPS、请求延迟 P99、队列深度）进行扩缩容。这些指标通过 Custom Metrics API（custom.metrics.k8s.io）暴露，通常由 Prometheus Adapter、Kubernetes Metrics Adapter 或 Datadog Cluster Agent 等适配器提供。

• 指标来源： Prometheus、StatsD、Datadog、自定义 exporter
• 聚合粒度： 支持 Pod 级别聚合（平均值、总和）和 Object 级别聚合（单个对象的指标值）
• 典型场景： 基于 HTTP 请求速率、gRPC 延迟、消息队列积压、数据库连接数

# HPA 使用自定义指标示例（基于 QPS）
apiVersion: autoscaling/v2
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
  name: webapp-hpa
spec:
  scaleTargetRef:
    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    name: webapp
  minReplicas: 2
  maxReplicas: 20
  metrics:
  - type: Pods
    pods:
      metric:
        name: http_requests_per_second
      target:
        type: AverageValue
        averageValue: 1000

2.3 外部指标（External Metrics）

外部指标用于引用 集群外部 的指标数据，例如云服务商提供的负载均衡器连接数、消息队列（如 AWS SQS、Kafka）的积压消息数、数据库连接池使用率等。这些指标通过 External Metrics API（external.metrics.k8s.io）暴露。

# HPA 使用外部指标示例（基于 AWS SQS 队列深度）
apiVersion: autoscaling/v2
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
  name: sqs-consumer-hpa
spec:
  scaleTargetRef:
    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    name: sqs-consumer
  minReplicas: 1
  maxReplicas: 50
  metrics:
  - type: External
    external:
      metric:
        name: aws_sqs_approximate_number_of_messages_visible
        selector:
          matchLabels:
            queue: my-queue
      target:
        type: AverageValue
        averageValue: 100

2.4 指标来源与聚合架构

下图展示了 HPA 指标采集、聚合与决策的完整链路：

2.5 指标聚合与目标值类型

HPA v2 支持三种目标值类型，不同指标类型适用的聚合方式不同：

2.6 多指标组合策略

HPA 支持同时配置多个指标，控制器会计算每个指标建议的副本数，并取 最大值 作为最终目标副本数。这种策略适用于需要同时保障性能和资源效率的场景。

# 多指标组合 HPA 示例
apiVersion: autoscaling/v2
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
  name: multi-metric-hpa
spec:
  scaleTargetRef:
    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    name: api-server
  minReplicas: 3
  maxReplicas: 30
  metrics:
  - type: Resource
    resource:
      name: cpu
      target:
        type: Utilization
        averageUtilization: 70
  - type: Pods
    pods:
      metric:
        name: http_requests_per_second
      target:
        type: AverageValue
        averageValue: 500
  - type: External
    external:
      metric:
        name: queue_depth
      target:
        type: AverageValue
        averageValue: 50