kubernetes系列07—Pod控制器詳解

本文收錄在容器技術學習系列文章總目錄 1、Pod控制器 1.1 介紹 Pod控制器是用於實現管理pod的中間層，確保pod資源符合預期的狀態，pod的資源出現故障時，會嘗試進行重啟，當根據重啟策略無效，則會重新新建pod的資源。 1.2 pod控制器有多種類型 ReplicationControl ...

本文收錄在容器技術學習系列文章總目錄

1、Pod控制器

1.1 介紹

　　Pod控制器是用於實現管理pod的中間層，確保pod資源符合預期的狀態，pod的資源出現故障時，會嘗試進行重啟，當根據重啟策略無效，則會重新新建pod的資源。

1.2 pod控制器有多種類型

ReplicationController（RC）：RC保證了在所有時間內，都有特定數量的Pod副本正在運行，如果太多了，RC就殺死幾個，如果太少了，RC會新建幾個
ReplicaSet（RS）：代用戶創建指定數量的pod副本數量，確保pod副本數量符合預期狀態，並且支持滾動式自動擴容和縮容功能。
Deployment（重要）：工作在ReplicaSet之上，用於管理無狀態應用，目前來說最好的控制器。支持滾動更新和回滾功能，還提供聲明式配置。
DaemonSet：用於確保集群中的每一個節點只運行特定的pod副本，通常用於實現系統級後臺任務。比如ELK服務
Job：只要完成就立即退出，不需要重啟或重建。
CronJob：周期性任務控制，不需要持續後臺運行
StatefulSet：管理有狀態應用

本文主要講解ReplicaSet、Deployment、DaemonSet 三中類型的pod控制器。

2、ReplicaSet

2.1 認識ReplicaSet

（1）什麼是ReplicaSet？

　　ReplicaSet是下一代複本控制器，是Replication Controller（RC）的升級版本。ReplicaSet和 Replication Controller之間的唯一區別是對選擇器的支持。ReplicaSet支持labels user guide中描述的set-based選擇器要求，而Replication Controller僅支持equality-based的選擇器要求。

（2）如何使用ReplicaSet

　　大多數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，請使用Deployments來實現。

　　雖然ReplicaSets可以獨立使用，但它主要被 Deployments用作pod 機制的創建、刪除和更新。當使用Deployment時，你不必擔心創建pod的ReplicaSets，因為可以通過Deployment實現管理ReplicaSets。

（3）何時使用ReplicaSet？

　　ReplicaSet能確保運行指定數量的pod。然而，Deployment 是一個更高層次的概念，它能管理ReplicaSets，並提供對pod的更新等功能。因此，我們建議你使用Deployment來管理ReplicaSets，除非你需要自定義更新編排。

　　這意味著你可能永遠不需要操作ReplicaSet對象，而是使用Deployment替代管理。後續講解Deployment會詳細描述。

2.2 ReplicaSet定義資源清單幾個欄位

apiVersion： app/v1 版本
kind： ReplicaSet 類型
metadata 元數據
spec 期望狀態
- minReadySeconds：應為新創建的pod準備好的最小秒數
- replicas：副本數；預設為1
- selector：標簽選擇器
- template：模板（必要的）
  - metadata：模板中的元數據
  - spec：模板中的期望狀態
status 當前狀態

2.3 演示：創建一個簡單的ReplicaSet

（1）編寫yaml文件，並創建啟動

簡單創建一個replicaset：啟動2個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）查詢驗證

---查詢replicaset(rs)信息
[root@master manifests]# kubectl get rs
NAME      DESIRED   CURRENT   READY     AGE
myapp     2         2         2         23s
---查詢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
---查詢pod詳細信息；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
... ...
---驗證服務
[root@master manifests]# curl 10.244.2.13
Hello MyApp | Version: v1 | <a href="hostname.html">Pod Name</a>

（3）生成pod原則：“多退少補”

① 刪除pod，會立即重新構建，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 若另一個pod，不小心符合了rs的標簽選擇器，就會隨機幹掉一個此標簽的pod

---隨便啟動一個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
---將pod-test打上release=canary標簽
[root@master manifests]# kubectl label pods pod-test release=canary
pod/pod-test labeled
---隨機停掉一個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動態擴容/縮容

（1）使用edit 修改rs 配置，將副本數改為5；即可實現動態擴容

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

（2）驗證

[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線上升級版本

（1）使用edit 修改rs 配置，將容器的鏡像改為v2版；即可實現線上升級版本

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

（2）查詢rs，已經完成修改

[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，修改完並沒有升級

需刪除pod，再自動生成新的pod時，就會升級成功；

即可以實現灰度發佈：刪除一個，會自動啟動一個版本升級成功的pod

---訪問沒有刪除pod的服務，顯示是V1版
[root@master manifests]# curl 10.244.2.15
Hello MyApp | Version: v1 | <a href="hostname.html">Pod Name</a>
---刪除一個pod，訪問新生成pod的服務，版本升級為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簡述

（1）介紹

　　Deployment 為 Pod和Replica Set 提供了一個聲明式定義(declarative)方法，用來替代以前的ReplicationController來方便的管理應用

　　你只需要在 Deployment 中描述您想要的目標狀態是什麼，Deployment controller 就會幫您將 Pod 和ReplicaSet 的實際狀態改變到您的目標狀態。您可以定義一個全新的 Deployment 來創建 ReplicaSet 或者刪除已有的 Deployment 並創建一個新的來替換。

　　註意：您不該手動管理由 Deployment 創建的 Replica Set，否則您就篡越了 Deployment controller 的職責！

（2）典型的應用場景包括

使用Deployment來創建ReplicaSet。ReplicaSet在後臺創建pod。檢查啟動狀態，看它是成功還是失敗。
然後，通過更新Deployment 的 PodTemplateSpec 欄位來聲明Pod的新狀態。這會創建一個新的ReplicaSet，Deployment會按照控制的速率將pod從舊的ReplicaSet移動到新的ReplicaSet中。
滾動升級和回滾應用：如果當前狀態不穩定，回滾到之前的Deployment revision。每次回滾都會更新Deployment的revision。
擴容和縮容：擴容Deployment以滿足更高的負載。
暫停和繼續Deployment：暫停Deployment來應用PodTemplateSpec的多個修複，然後恢覆上線。
根據Deployment 的狀態判斷上線是否hang住了。
清除舊的不必要的 ReplicaSet。

3.2 Deployment定義資源清單幾個欄位

apiVersion： app/v1 版本
kind： Deployment 類型
metadata 元數據
spec 期望狀態
- --------------replicaset 也有的選項---------------
- minReadySeconds：應為新創建的pod準備好的最小秒數
- replicas：副本數；預設為1
- selector：標簽選擇器
- template：模板（必須的）
  - metadata：模板中的元數據
  - spec：模板中的期望狀態
- --------------deployment 獨有的選項---------------
- strategy：更新策略；用於將現有pod替換為新pod的部署策略
  - Recreate：重新創建
  - RollingUpdate：滾動更新
    - maxSurge：可以在所需數量的pod之上安排的最大pod數；例如：5、10%
    - maxUnavailable：更新期間可用的最大pod數；
- revisionHistoryLimit：要保留以允許回滾的舊ReplicaSet的數量，預設10
- paused：表示部署已暫停，部署控制器不處理部署
- progressDeadlineSeconds：在執行此操作之前部署的最長時間被認為是失敗的
status 當前狀態

3.3 演示：創建一個簡單的Deployment

（1）創建一個簡單的ReplicaSet，啟動2個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

註：apply 聲明式創建啟動；和create差不多；但是可以對一個文件重覆操作；create不可以。

（2）查詢驗證

---查詢deployment信息
[root@master manifests]# kubectl get deploy
NAME           DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
myapp-deploy   2         2         2            2           14s
---查詢replicaset信息；deployment會先生成replicaset
[root@master manifests]# kubectl get rs
NAME                      DESIRED   CURRENT   READY     AGE
myapp-deploy-69b47bc96d   2         2         2         28s
---查詢pod信息；replicaset會再創建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動態擴容/縮容

有2中方法實現

（1）方法1：直接修改yaml文件，將副本數改為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

查詢驗證成功：有3個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）通過patch命令打補丁命令擴容

與方法1的區別：不需修改yaml文件；平常測試時使用方便；

但列表格式複雜，極容易出錯

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

查詢驗證成功：有5個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線上升級版本

（1）直接修改deploy-damo.yaml

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

（2）可以動態監控版本升級

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

發現是滾動升級，先停一個，再開啟一個新的（升級）；再依次聽一個...

（3）驗證：訪問服務，版本升級成功

[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  #每次更新一個pod
      maxUnavailable: 0  #最大不可用pod為0
... ...

（2）打補丁：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）驗證：查詢詳細信息

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

（4）升級到v3版

① 金絲雀發佈：先更新一個pod，然後立即暫停，等版本運行沒問題了，再繼續發佈

[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  #一個pod更新成功
deployment.extensions/myapp-deploy paused  #暫停更新

② 等版本運行沒問題了，解除暫停，繼續發佈更新

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

③ 中間可以一直監控過程

[root@master ~]# kubectl rollout status deployment myapp-deploy  #輸出版本更新信息
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查詢pod 更新過程
[root@master ~]# kubectl get pods -w

④ 驗證：隨便訪問一個pod的服務，版本升級成功

[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版本回滾

（1）命令

查詢版本變更歷史

$ kubectl rollout history deployment deployment_name

undo回滾版本；--to-revision= 回滾到第幾版本

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

（2）演示

---查詢版本變更歷史
[root@master manifests]# kubectl rollout history deployment myapp-deploy
deployments "myapp-deploy"
REVISION  CHANGE-CAUSE
1         <none>
2         <none>
3         <none>
---回滾到第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）查詢驗證，已經回到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簡述

（1）介紹

　　DaemonSet保證在每個Node上都運行一個容器副本，常用來部署一些集群的日誌、監控或者其他系統管理應用

（2）典型的應用包括

日誌收集，比如fluentd，logstash等
系統監控，比如Prometheus Node Exporter，collectd，New Relic agent，Ganglia gmond等
系統程式，比如kube-proxy, kube-dns, glusterd, ceph等

4.2 DaemonSet定義資源清單幾個欄位

apiVersion： app/v1 版本
kind： DaemonSet 類型
metadata 元數據
spec 期望狀態
- --------------replicaset 也有的選項---------------
- minReadySeconds：應為新創建的pod準備好的最小秒數
- selector：標簽選擇器
- template：模板（必須的）
  - metadata：模板中的元數據
  - spec：模板中的期望狀態
- --------------daemonset 獨有的選項---------------
- revisionHistoryLimit：要保留以允許回滾的舊ReplicaSet的數量，預設10
- updateStrategy：用新pod替換現有DaemonSet pod的更新策略
status 當前狀態

4.3 演示：創建一個簡單的DaemonSet

（1）創建並創建一個簡單的DaemonSet，啟動pod，只後臺運行filebeat手機日誌服務

[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）查詢驗證

[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動態版本升級

（1）使用kubectl set image 命令更新pod的鏡像；實現版本升級

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

（2）驗證，升級成功

[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