AWS EC2 Auto Scaling 自動擴展設定

Auto Scaling 概述與使用情境

AWS EC2 Auto Scaling 是一項強大的服務，可根據應用程式需求自動調整 EC2 執行個體數量。透過 Auto Scaling，您可以確保應用程式在需求高峰時擁有足夠的運算資源，並在需求降低時自動縮減資源以節省成本。

常見使用情境

流量波動的網站應用程式：電商網站在促銷期間流量激增
批次處理工作負載：根據佇列深度自動擴展處理能力
開發與測試環境：在非工作時間自動縮減資源
高可用性架構：確保最低執行個體數量以維持服務可用性

Auto Scaling 元件

Auto Scaling 由三個主要元件組成：

1. 啟動範本 (Launch Template)

啟動範本定義了 EC2 執行個體的配置，包括 AMI、執行個體類型、安全群組、金鑰對等設定。

2. Auto Scaling 群組 (Auto Scaling Group)

Auto Scaling 群組管理一組 EC2 執行個體，定義最小、最大和期望的執行個體數量。

3. 擴展政策 (Scaling Policy)

擴展政策決定何時以及如何調整執行個體數量。

建立啟動範本 (Launch Template)

首先，我們需要建立一個啟動範本來定義執行個體配置。

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# 建立啟動範本
aws ec2 create-launch-template \
    --launch-template-name my-web-app-template \
    --version-description "Web application server v1" \
    --launch-template-data '{
        "ImageId": "ami-0abcdef1234567890",
        "InstanceType": "t3.medium",
        "KeyName": "my-key-pair",
        "SecurityGroupIds": ["sg-0123456789abcdef0"],
        "UserData": "IyEvYmluL2Jhc2gKeXVtIHVwZGF0ZSAteQp5dW0gaW5zdGFsbCAteSBodHRwZApzeXN0ZW1jdGwgc3RhcnQgaHR0cGQKc3lzdGVtY3RsIGVuYWJsZSBodHRwZA==",
        "TagSpecifications": [{
            "ResourceType": "instance",
            "Tags": [{"Key": "Name", "Value": "WebServer"}]
        }]
    }'

查看啟動範本

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# 列出所有啟動範本
aws ec2 describe-launch-templates

# 查看特定啟動範本的詳細資訊
aws ec2 describe-launch-template-versions \
    --launch-template-name my-web-app-template

建立 Auto Scaling 群組

接下來，使用啟動範本建立 Auto Scaling 群組。

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# 建立 Auto Scaling 群組
aws autoscaling create-auto-scaling-group \
    --auto-scaling-group-name my-web-app-asg \
    --launch-template LaunchTemplateName=my-web-app-template,Version='$Latest' \
    --min-size 2 \
    --max-size 10 \
    --desired-capacity 2 \
    --vpc-zone-identifier "subnet-0123456789abcdef0,subnet-0fedcba9876543210" \
    --health-check-type ELB \
    --health-check-grace-period 300 \
    --tags Key=Environment,Value=Production,PropagateAtLaunch=true

查看 Auto Scaling 群組狀態

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# 查看 Auto Scaling 群組
aws autoscaling describe-auto-scaling-groups \
    --auto-scaling-group-names my-web-app-asg

# 查看執行個體狀態
aws autoscaling describe-auto-scaling-instances

設定擴展政策

Auto Scaling 提供三種主要的擴展政策類型。

目標追蹤擴展政策 (Target Tracking Scaling)

最簡單且推薦的擴展方式，自動調整以維持目標指標值。

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# 建立 CPU 使用率目標追蹤政策
aws autoscaling put-scaling-policy \
    --auto-scaling-group-name my-web-app-asg \
    --policy-name cpu-target-tracking-policy \
    --policy-type TargetTrackingScaling \
    --target-tracking-configuration '{
        "PredefinedMetricSpecification": {
            "PredefinedMetricType": "ASGAverageCPUUtilization"
        },
        "TargetValue": 50.0,
        "ScaleOutCooldown": 300,
        "ScaleInCooldown": 300
    }'

步進擴展政策 (Step Scaling)

根據警報嚴重程度進行不同幅度的擴展。

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# 建立步進擴展政策
aws autoscaling put-scaling-policy \
    --auto-scaling-group-name my-web-app-asg \
    --policy-name step-scaling-policy \
    --policy-type StepScaling \
    --adjustment-type ChangeInCapacity \
    --step-adjustments '[
        {"MetricIntervalLowerBound": 0, "MetricIntervalUpperBound": 20, "ScalingAdjustment": 1},
        {"MetricIntervalLowerBound": 20, "MetricIntervalUpperBound": 40, "ScalingAdjustment": 2},
        {"MetricIntervalLowerBound": 40, "ScalingAdjustment": 3}
    ]' \
    --metric-aggregation-type Average

簡單擴展政策 (Simple Scaling)

最基本的擴展政策，每次調整固定數量的執行個體。

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# 建立向外擴展政策
aws autoscaling put-scaling-policy \
    --auto-scaling-group-name my-web-app-asg \
    --policy-name scale-out-policy \
    --scaling-adjustment 2 \
    --adjustment-type ChangeInCapacity \
    --cooldown 300

# 建立向內縮減政策
aws autoscaling put-scaling-policy \
    --auto-scaling-group-name my-web-app-asg \
    --policy-name scale-in-policy \
    --scaling-adjustment -1 \
    --adjustment-type ChangeInCapacity \
    --cooldown 300

動態擴展與排程擴展

排程擴展 (Scheduled Scaling)

適用於可預測的流量模式，例如每日尖峰時段。

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# 設定每日上午 9 點擴展
aws autoscaling put-scheduled-update-group-action \
    --auto-scaling-group-name my-web-app-asg \
    --scheduled-action-name scale-out-morning \
    --recurrence "0 9 * * *" \
    --desired-capacity 5

# 設定每日晚上 10 點縮減
aws autoscaling put-scheduled-update-group-action \
    --auto-scaling-group-name my-web-app-asg \
    --scheduled-action-name scale-in-night \
    --recurrence "0 22 * * *" \
    --desired-capacity 2

健康檢查設定

Auto Scaling 支援 EC2 和 ELB 兩種健康檢查類型。

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# 更新健康檢查設定
aws autoscaling update-auto-scaling-group \
    --auto-scaling-group-name my-web-app-asg \
    --health-check-type ELB \
    --health-check-grace-period 300

健康檢查注意事項

EC2 健康檢查：僅檢查執行個體是否正在運行
ELB 健康檢查：檢查應用程式是否正常回應請求
健康檢查寬限期：新執行個體啟動後，在此期間內不會被標記為不健康

與 ALB 整合

將 Auto Scaling 群組與 Application Load Balancer 整合。

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# 建立目標群組
aws elbv2 create-target-group \
    --name my-web-app-tg \
    --protocol HTTP \
    --port 80 \
    --vpc-id vpc-0123456789abcdef0 \
    --health-check-path /health \
    --health-check-interval-seconds 30

# 將 Auto Scaling 群組附加至目標群組
aws autoscaling attach-load-balancer-target-groups \
    --auto-scaling-group-name my-web-app-asg \
    --target-group-arns arn:aws:elasticloadbalancing:ap-northeast-1:123456789012:targetgroup/my-web-app-tg/1234567890abcdef

監控與故障排除

查看擴展活動

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# 查看擴展活動歷史
aws autoscaling describe-scaling-activities \
    --auto-scaling-group-name my-web-app-asg \
    --max-items 10

常見問題排除

執行個體無法啟動：檢查啟動範本配置、子網路設定、安全群組規則
擴展緩慢：調整冷卻時間或使用步進擴展政策
健康檢查失敗：確認應用程式正確回應健康檢查端點

CloudWatch 指標監控

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# 查看 Auto Scaling 群組指標
aws cloudwatch get-metric-statistics \
    --namespace AWS/AutoScaling \
    --metric-name GroupTotalInstances \
    --dimensions Name=AutoScalingGroupName,Value=my-web-app-asg \
    --start-time 2023-12-24T00:00:00Z \
    --end-time 2023-12-24T23:59:59Z \
    --period 3600 \
    --statistics Average

最佳實踐

使用多個可用區域：確保高可用性
設定適當的冷卻時間：避免過度擴展或縮減
配置通知：透過 SNS 接收擴展事件通知
定期審查擴展政策：根據實際流量模式調整