kubernetes系列07—Pod控制器详解

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作者:阿龙

本文收录在容器技术学习系列文章总目录

1、Pod控制器

1.1 介绍

　　Pod控制器是用于实现管理pod的中间层，确保pod资源符合预期的状态，pod的资源出现故障时，会尝试进行重启，当根据重启策略无效，则会重新新建pod的资源。

1.2 pod控制器有多种类型

ReplicationController（RC）：RC保证了在所有时间内，都有特定数量的Pod副本正在运行，如果太多了，RC就杀死几个，如果太少了，RC会新建几个
ReplicaSet（RS）：代用户创建指定数量的pod副本数量，确保pod副本数量符合预期状态，并且支持滚动式自动扩容和缩容功能。
Deployment（重要）：工作在ReplicaSet之上，用于管理无状态应用，目前来说最好的控制器。支持滚动更新和回滚功能，还提供声明式配置。
DaemonSet：用于确保集群中的每一个节点只运行特定的pod副本，通常用于实现系统级后台任务。比如ELK服务
Job：只要完成就立即退出，不需要重启或重建。
CronJob：周期性任务控制，不需要持续后台运行
StatefulSet：管理有状态应用

本文主要讲解ReplicaSet、Deployment、DaemonSet 三中类型的pod控制器。

2、ReplicaSet

2.1 认识ReplicaSet

（1）什么是ReplicaSet？

　　ReplicaSet是下一代复本控制器，是Replication Controller（RC）的升级版本。ReplicaSet和 Replication Controller之间的唯一区别是对选择器的支持。ReplicaSet支持labels user guide中描述的set-based选择器要求，而Replication Controller仅支持equality-based的选择器要求。

（2）如何使用ReplicaSet

　　大多数kubectl 支持Replication Controller 命令的也支持ReplicaSets。rolling-update命令除外，如果要使用rolling-update，请使用Deployments来实现。

　　虽然ReplicaSets可以独立使用，但它主要被 Deployments用作pod 机制的创建、删除和更新。当使用Deployment时，你不必担心创建pod的ReplicaSets，因为可以通过Deployment实现管理ReplicaSets。

（3）何时使用ReplicaSet？

　　ReplicaSet能确保运行指定数量的pod。然而，Deployment 是一个更高层次的概念，它能管理ReplicaSets，并提供对pod的更新等功能。因此，我们建议你使用Deployment来管理ReplicaSets，除非你需要自定义更新编排。

　　这意味着你可能永远不需要操作ReplicaSet对象，而是使用Deployment替代管理。后续讲解Deployment会详细描述。

2.2 ReplicaSet定义资源清单几个字段

apiVersion： app/v1 版本
kind： ReplicaSet 类型
metadata 元数据
spec 期望状态
- minReadySeconds：应为新创建的pod准备好的最小秒数
- replicas：副本数；默认为1
- selector：标签选择器
- template：模板（必要的）
  - metadata：模板中的元数据
  - spec：模板中的期望状态
status 当前状态

2.3 演示：创建一个简单的ReplicaSet

（1）编写yaml文件，并创建启动

简单创建一个replicaset：启动2个pod

[root@master manifests]# vim rs-damo.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: ReplicaSet
metadata:
  name: myapp
  namespace: default
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: myapp
      release: canary
  template:
    metadata:
      name: myapp-pod
      labels:
        app: myapp
        release: canary
        environment: qa
    spec:
      containers:
      - name: myapp-container
        image: ikubernetes/myapp:v1
        ports:
        - name: http
          containerPort: 80
[root@master manifests]# kubectl create -f rs-damo.yaml 
replicaset.apps/myapp created

（2）查询验证

---查询replicaset(rs)信息
[root@master manifests]# kubectl get rs
NAME      DESIRED   CURRENT   READY     AGE
myapp     2         2         2         23s
---查询pod信息
[root@master manifests]# kubectl get pods
NAME          READY     STATUS    RESTARTS   AGE
myapp-r4ss4   1/1       Running   0          25s
myapp-zjc5l   1/1       Running   0          26s
---查询pod详细信息；模板中的label都生效了
[root@master manifests]# kubectl describe pod myapp-r4ss4
Name:               myapp-r4ss4
Namespace:          default
Priority:           0
PriorityClassName:  <none>
Node:               node2/192.168.130.105
Start Time:         Thu, 06 Sep 2018 14:57:23 +0800
Labels:             app=myapp
                    environment=qa
                    release=canary
... ...
---验证服务
[root@master manifests]# curl 10.244.2.13
Hello MyApp | Version: v1 | <a href="hostname.html">Pod Name</a>

（3）生成pod原则：“多退少补”

① 删除pod，会立即重新构建，生成新的pod

[root@master manifests]# kubectl delete pods myapp-zjc5l
pod "myapp-k4j6h" deleted
[root@master ~]# kubectl get pods
NAME          READY     STATUS    RESTARTS   AGE
myapp-r4ss4   1/1       Running   0          33s
myapp-mdjvh   1/1       Running   0          10s

② 若另一个pod，不小心符合了rs的标签选择器，就会随机干掉一个此标签的pod

---随便启动一个pod
[root@master manifests]# kubectl get pods --show-labels
NAME          READY     STATUS    RESTARTS   AGE       LABELS
myapp-hxgbh   1/1       Running   0          7m        app=myapp,environment=qa,release=canary
myapp-mdjvh   1/1       Running   0          6m        app=myapp,environment=qa,release=canary
pod-test      1/1       Running   0          13s       app=myapp,tier=frontend
---将pod-test打上release=canary标签
[root@master manifests]# kubectl label pods pod-test release=canary
pod/pod-test labeled
---随机停掉一个pod
[root@master manifests]# kubectl get pods --show-labels
NAME          READY     STATUS        RESTARTS   AGE       LABELS
myapp-hxgbh   1/1       Running       0          8m        app=myapp,environment=qa,release=canary
myapp-mdjvh   1/1       Running       0          7m        app=myapp,environment=qa,release=canary
pod-test      0/1       Terminating   0          1m        app=myapp,release=canary,tier=frontend

2.4 ReplicaSet动态扩容/缩容

（1）使用edit 修改rs 配置，将副本数改为5；即可实现动态扩容

[root@master manifests]# kubectl edit rs myapp
... ...
spec:
  replicas: 5
... ...
replicaset.extensions/myapp edited

（2）验证

[root@master manifests]# kubectl get pods
NAME          READY     STATUS    RESTARTS   AGE
client        0/1       Error     0          1d
myapp-bck7l   1/1       Running   0          16s
myapp-h8cqr   1/1       Running   0          16s
myapp-hfb72   1/1       Running   0          6m
myapp-r4ss4   1/1       Running   0          9m
myapp-vvpgf   1/1       Running   0          16s

2.5 ReplicaSet在线升级版本

（1）使用edit 修改rs 配置，将容器的镜像改为v2版；即可实现在线升级版本

[root@master manifests]# kubectl edit rs myapp
... ...
    spec:
      containers:
      - image: ikubernetes/myapp:v2
... ...
replicaset.extensions/myapp edited

（2）查询rs，已经完成修改

[root@master manifests]# kubectl get rs -o wide
NAME      DESIRED   CURRENT   READY     AGE       CONTAINERS        IMAGES                 SELECTOR
myapp     5         5         5         11m       myapp-container   ikubernetes/myapp:v2   app=myapp,release=canary

（3）但是，修改完并没有升级

需删除pod，再自动生成新的pod时，就会升级成功；

即可以实现灰度发布：删除一个，会自动启动一个版本升级成功的pod

---访问没有删除pod的服务，显示是V1版
[root@master manifests]# curl 10.244.2.15
Hello MyApp | Version: v1 | <a href="hostname.html">Pod Name</a>
---删除一个pod，访问新生成pod的服务，版本升级为v2版
[root@master manifests]# kubectl delete pod myapp-bck7l
pod "myapp-bck7l" deleted
[root@master ~]# kubectl get pods -o wide
NAME          READY     STATUS    RESTARTS   AGE       IP            NODE
myapp-hxgbh   1/1       Running   0          20m       10.244.1.17   node1
[root@master manifests]# curl 10.244.1.17
Hello MyApp | Version: v2 | <a href="hostname.html">Pod Name</a>

3、Deployment

3.1 Deployment简述

（1）介绍

　　Deployment 为 Pod和Replica Set 提供了一个声明式定义(declarative)方法，用来替代以前的ReplicationController来方便的管理应用

　　你只需要在 Deployment 中描述您想要的目标状态是什么，Deployment controller 就会帮您将 Pod 和ReplicaSet 的实际状态改变到您的目标状态。您可以定义一个全新的 Deployment 来创建 ReplicaSet 或者删除已有的 Deployment 并创建一个新的来替换。

　　注意：您不该手动管理由 Deployment 创建的 Replica Set，否则您就篡越了 Deployment controller 的职责！

（2）典型的应用场景包括

使用Deployment来创建ReplicaSet。ReplicaSet在后台创建pod。检查启动状态，看它是成功还是失败。
然后，通过更新Deployment 的 PodTemplateSpec 字段来声明Pod的新状态。这会创建一个新的ReplicaSet，Deployment会按照控制的速率将pod从旧的ReplicaSet移动到新的ReplicaSet中。
滚动升级和回滚应用：如果当前状态不稳定，回滚到之前的Deployment revision。每次回滚都会更新Deployment的revision。
扩容和缩容：扩容Deployment以满足更高的负载。
暂停和继续Deployment：暂停Deployment来应用PodTemplateSpec的多个修复，然后恢复上线。
根据Deployment 的状态判断上线是否hang住了。
清除旧的不必要的 ReplicaSet。

3.2 Deployment定义资源清单几个字段

apiVersion： app/v1 版本
kind： Deployment 类型
metadata 元数据
spec 期望状态
- --------------replicaset 也有的选项---------------
- minReadySeconds：应为新创建的pod准备好的最小秒数
- replicas：副本数；默认为1
- selector：标签选择器
- template：模板（必须的）
  - metadata：模板中的元数据
  - spec：模板中的期望状态
- --------------deployment 独有的选项---------------
- strategy：更新策略；用于将现有pod替换为新pod的部署策略
  - Recreate：重新创建
  - RollingUpdate：滚动更新
    - maxSurge：可以在所需数量的pod之上安排的最大pod数；例如：5、10%
    - maxUnavailable：更新期间可用的最大pod数；
- revisionHistoryLimit：要保留以允许回滚的旧ReplicaSet的数量，默认10
- paused：表示部署已暂停，部署控制器不处理部署
- progressDeadlineSeconds：在执行此操作之前部署的最长时间被认为是失败的
status 当前状态

3.3 演示：创建一个简单的Deployment

（1）创建一个简单的ReplicaSet，启动2个pod

[root@master manifests]# vim deploy-damo.yaml 
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: myapp-deploy
  namespace: default
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: myapp
      release: canary
  template:
    metadata:
      labels:
        app: myapp
        release: canary
    spec:
      containers:
      - name: myapp
        image: ikubernetes/myapp:v1
        ports:
        - name: http
          containerPort: 80
[root@master manifests]# kubectl apply -f deploy-damo.yaml
deployment.apps/myapp-deploy configured

注：apply 声明式创建启动；和create差不多；但是可以对一个文件重复操作；create不可以。

（2）查询验证

---查询deployment信息
[root@master manifests]# kubectl get deploy
NAME           DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
myapp-deploy   2         2         2            2           14s
---查询replicaset信息；deployment会先生成replicaset
[root@master manifests]# kubectl get rs
NAME                      DESIRED   CURRENT   READY     AGE
myapp-deploy-69b47bc96d   2         2         2         28s
---查询pod信息；replicaset会再创建pod
[root@master manifests]# kubectl get pods
NAME                            READY     STATUS    RESTARTS   AGE
myapp-deploy-69b47bc96d-bm8zc   1/1       Running   0          18s
myapp-deploy-69b47bc96d-pjr5v   1/1       Running   0          18s

3.4 Deployment动态扩容/缩容

有2中方法实现

（1）方法1：直接修改yaml文件，将副本数改为3

[root@master manifests]# vim deploy-damo.yaml
... ...
spec:
  replicas: 3
... ...
[root@master manifests]# kubectl apply -f deploy-damo.yaml
deployment.apps/myapp-deploy configured

查询验证成功：有3个pod

[root@master manifests]# kubectl get pods
NAME                            READY     STATUS    RESTARTS   AGE
myapp-deploy-69b47bc96d-bcdnq   1/1       Running   0          25s
myapp-deploy-69b47bc96d-bm8zc   1/1       Running   0          2m
myapp-deploy-69b47bc96d-pjr5v   1/1       Running   0          2m

（2）通过patch命令打补丁命令扩容

与方法1的区别：不需修改yaml文件；平常测试时使用方便；

但列表格式复杂，极容易出错

[root@master manifests]# kubectl patch deployment myapp-deploy -p '{"spec":{"replicas":5}}'
deployment.extensions/myapp-deploy patched

查询验证成功：有5个pod

[root@master ~]# kubectl get pods
NAME                            READY     STATUS    RESTARTS   AGE
myapp-deploy-67f6f6b4dc-2756p   1/1       Running   0          26s
myapp-deploy-67f6f6b4dc-2lkwr   1/1       Running   0          26s
myapp-deploy-67f6f6b4dc-knttd   1/1       Running   0          21m
myapp-deploy-67f6f6b4dc-ms7t2   1/1       Running   0          21m
myapp-deploy-67f6f6b4dc-vl2th   1/1       Running   0          21m

3.5 Deployment在线升级版本

（1）直接修改deploy-damo.yaml

[root@master manifests]# vim deploy-damo.yaml
... ...
    spec:
      containers:
      - name: myapp
        image: ikubernetes/myapp:v2
... ...

（2）可以动态监控版本升级

[root@master ~]# kubectl get pods -w

发现是滚动升级，先停一个，再开启一个新的（升级）；再依次听一个...

（3）验证：访问服务，版本升级成功

[root@master ~]# kubectl get pods -o wide
NAME                            READY     STATUS    RESTARTS   AGE       IP            NODE
myapp-deploy-67f6f6b4dc-6lv66   1/1       Running   0          2m        10.244.1.75   node1
[root@master ~]# curl 10.244.1.75
Hello MyApp | Version: v2 | <a href="hostname.html">Pod Name</a>

3.6 Deployment修改版本更新策略

（1）方法1：修改yaml文件

[root@master manifests]# vim deploy-damo.yaml
... ...
  strategy:
    rollingUpdate:
      maxSurge: 1  #每次更新一个pod
      maxUnavailable: 0  #最大不可用pod为0
... ...

（2）打补丁：修改更新策略

[root@master manifests]# kubectl patch deployment myapp-deploy -p '{"spec":{"strategy":{"rollingUpdate":{"maxSurge":1,"maxUnavailable":0}}}}'
deployment.extensions/myapp-deploy patched

（3）验证：查询详细信息

[root@master manifests]# kubectl describe deployment myapp-deploy
... ...
RollingUpdateStrategy:  0 max unavailable, 1 max surge
... ...

（4）升级到v3版

① 金丝雀发布：先更新一个pod，然后立即暂停，等版本运行没问题了，再继续发布

[root@master manifests]# kubectl set image deployment myapp-deploy myapp=ikubernetes/myapp:v3 && kubectl rollout pause deployment myapp-deploy
deployment.extensions/myapp-deploy image updated  #一个pod更新成功
deployment.extensions/myapp-deploy paused  #暂停更新

② 等版本运行没问题了，解除暂停，继续发布更新

[root@master manifests]# kubectl rollout resume deployment myapp-deploy
deployment.extensions/myapp-deploy resumed

③ 中间可以一直监控过程

[root@master ~]# kubectl rollout status deployment myapp-deploy  #输出版本更新信息
Waiting for deployment "myapp-deploy" rollout to finish: 1 out of 5 new replicas have been updated...
Waiting for deployment spec update to be observed...
Waiting for deployment spec update to be observed...
Waiting for deployment "myapp-deploy" rollout to finish: 1 out of 5 new replicas have been updated...
Waiting for deployment "myapp-deploy" rollout to finish: 1 out of 5 new replicas have been updated...
Waiting for deployment "myapp-deploy" rollout to finish: 2 out of 5 new replicas have been updated...
Waiting for deployment "myapp-deploy" rollout to finish: 2 out of 5 new replicas have been updated...
---也可以使用get查询pod 更新过程
[root@master ~]# kubectl get pods -w

④ 验证：随便访问一个pod的服务，版本升级成功

[root@master ~]# kubectl get pods -o wide
NAME                            READY     STATUS    RESTARTS   AGE       IP            NODE
myapp-deploy-6bdcd6755d-2bnsl   1/1       Running   0          1m        10.244.1.77   node1
[root@master ~]# curl 10.244.1.77
Hello MyApp | Version: v3 | <a href="hostname.html">Pod Name</a>

3.7 Deployment版本回滚

（1）命令

查询版本变更历史

$ kubectl rollout history deployment deployment_name

undo回滚版本；--to-revision= 回滚到第几版本

$ kubectl rollout undo deployment deployment_name --to-revision=N

（2）演示

---查询版本变更历史
[root@master manifests]# kubectl rollout history deployment myapp-deploy
deployments "myapp-deploy"
REVISION  CHANGE-CAUSE
1         <none>
2         <none>
3         <none>
---回滚到第1版本
[root@master manifests]# kubectl rollout undo deployment myapp-deploy --to-revision=1
deployment.extensions/myapp-deploy
[root@master manifests]# kubectl rollout history deployment myapp-deploy
deployments "myapp-deploy"
REVISION  CHANGE-CAUSE
2         <none>
3         <none>
4         <none>

（3）查询验证，已经回到v1版了

[root@master manifests]# kubectl get rs -o wide
NAME                      DESIRED   CURRENT   READY     AGE       CONTAINERS   IMAGES                 SELECTOR
myapp-deploy-67f6f6b4dc   0         0         0         18h       myapp        ikubernetes/myapp:v2   app=myapp,pod-template-hash=2392926087,release=canary
myapp-deploy-69b47bc96d   5         5         5         18h       myapp        ikubernetes/myapp:v1   app=myapp,pod-template-hash=2560367528,release=canary
myapp-deploy-6bdcd6755d   0         0         0         10m       myapp        ikubernetes/myapp:v3   app=myapp,pod-template-hash=2687823118,release=canary

4、DaemonSet

4.1 DaemonSet简述

（1）介绍

　　DaemonSet保证在每个Node上都运行一个容器副本，常用来部署一些集群的日志、监控或者其他系统管理应用

（2）典型的应用包括

日志收集，比如fluentd，logstash等
系统监控，比如Prometheus Node Exporter，collectd，New Relic agent，Ganglia gmond等
系统程序，比如kube-proxy, kube-dns, glusterd, ceph等

4.2 DaemonSet定义资源清单几个字段

apiVersion： app/v1 版本
kind： DaemonSet 类型
metadata 元数据
spec 期望状态
- --------------replicaset 也有的选项---------------
- minReadySeconds：应为新创建的pod准备好的最小秒数
- selector：标签选择器
- template：模板（必须的）
  - metadata：模板中的元数据
  - spec：模板中的期望状态
- --------------daemonset 独有的选项---------------
- revisionHistoryLimit：要保留以允许回滚的旧ReplicaSet的数量，默认10
- updateStrategy：用新pod替换现有DaemonSet pod的更新策略
status 当前状态

4.3 演示：创建一个简单的DaemonSet

（1）创建并创建一个简单的DaemonSet，启动pod，只后台运行filebeat手机日志服务

[root@master manifests]# vim ds-demo.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: filebeat-ds
  namespace: default
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: filebeat
      release: stable
  template:
    metadata:
      labels:
        app: filebeat
        release: stable
    spec:
      containers:
      - name: filebeat
        image: ikubernetes/filebeat:5.6.5-alpine
        env:
        - name: REDIS_HOST
          value: redis.default.svc.cluster.local
        - name: REDIS_LOG_LEVEL
          value: info
[root@master manifests]# kubectl apply -f ds-demo.yaml
daemonset.apps/myapp-ds created

（2）查询验证

[root@master ~]# kubectl get ds
NAME          DESIRED   CURRENT   READY     UP-TO-DATE   AVAILABLE   NODE SELECTOR   AGE
filebeat-ds   2         2         2         2            2           <none>          6m
[root@master ~]# kubectl get pods
NAME                     READY     STATUS    RESTARTS   AGE
filebeat-ds-r25hh        1/1       Running   0          4m
filebeat-ds-vvntb        1/1       Running   0          4m
[root@master ~]# kubectl exec -it filebeat-ds-r25hh -- /bin/sh
/ # ps aux
PID   USER     TIME   COMMAND
    1 root       0:00 /usr/local/bin/filebeat -e -c /etc/filebeat/filebeat.yml

4.4 DaemonSet动态版本升级

（1）使用kubectl set image 命令更新pod的镜像；实现版本升级

[root@master ~]# kubectl set image daemonsets filebeat-ds filebeat=ikubernetes/filebeat:5.6.6-alpine
daemonset.extensions/filebeat-ds image updated

（2）验证，升级成功

[root@master ~]# kubectl get ds -o wide
NAME          DESIRED   CURRENT   READY     UP-TO-DATE   AVAILABLE   NODE SELECTOR   AGE       CONTAINERS   IMAGES                              SELECTOR
filebeat-ds   2         2         2         2            2           <none>          7m        filebeat     ikubernetes/filebeat:5.6.6-alpine   app=filebeat,release=stable

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标签： LINUX Linux操作系统

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