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【八】Kubernetes 五种资源控制器详细介绍以及功能演示

时间：2021-06-10 11:28:10      阅读：23      评论：0      收藏：0      [点我收藏+]

一、控制器说明

Pod 的分类：

  • 自主式 Pod：该类型的 Pod 无论是异常退出还是正常退出都不会被创建，也就是说没有对应的管理者。
  • 控制器管理的 Pod：该类型 Pod 在控制器的生命周期里，控制器始终要维持 Pod 的副本数，日常中基本都是使用该类型 Pod ，因为自主式 Pod 不能保证稳定性等之类的问题。
graph TD A(五种控制器类型) A -->B[Deployment] A -->C[DaemonSet] A -->D[StatefulSet] A -->E[Job] A -->F[CronJob]

Deployment 介绍

Deployment 是为 Pod 和 ReplicaSet 提供了一个 声明式定义方法，也就是你只要负责描述 Deployment 中的目标状态，而 Deployment 控制器会去对 ReplicaSet 进行操作使其变成期望的状态。
Deployment 是用来取代以前的 ReplicationController 达到更方便的管理应用。

典型的应用场景如下：

  • 定义 Deployment 来创建 ReplicaSet 和 Pod

  • 滚动升级和回滚应用

  • 扩容和缩容

  • 暂停和继续 Deployment

Deployment 创建 RS 流程图如下：

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这里针对上面第一点强调一下，Deployment 不是直接管理或者创建 Pod，而是通过创建 ReplicaSet 来创建和管理 Pod。

创建 Deployment 时名称为 nginx-Deploy，RS 也会被创建出来，名称为 nginx-Deploy-xxx，xxx为随机码。

DaemonSet 介绍

DaemonSet 确保全部（或者一些）节点上运行 一个 Pod 的副本。 当有节点加入集群时， 也会为他们 新增一个 Pod 。 当有节点从集群移除时，这些 Pod 也会被回收。删除 DaemonSet 将会删除它创建的 所有 Pod。

上述简介摘自官方

如果需要多个 Pod 运行在每个 Node 上的话，可以定义多个 DaemonSet 的方案来实现。

DaemonSet 典型应用场景：

  • 运行集群存储，例如在每个 Node 上运行 glusterd、ceph等

  • 每个 Node 上运行日志收集，例如fluentd、logstash等

  • 每个 Node 上运行监控程序，例如Prometheus Node Exporter、collectd等

StatefulSet 介绍

StatefulSet 是用来管理 有状态服务，为了解决有状态服务的问题，而 Deployment 和 ReplicaSet 更适用于无状态服务的部署。

StatefulSet 为每个 Pod 维护了一个有粘性的 ID，无论怎么调度，每个 Pod 都有一个永久不变的 ID。

StatefulSet 应用场景：

  • 稳定的、唯一的网络标识符。
  • 稳定的、持久的存储。
  • 有序的、优雅的部署和缩放。
  • 有序的、自动的滚动更新。

Job 介绍

Job 负载批处理任务，仅执行一次的任务，它能够保证批处理任务的一个或者多个 Pod 成功执行结束。

可以设置 Job 执行成功的数值，Job 跟踪记录成功完成的 Pod 个数，当数量达到指定的成功个数阈值时，任务结束。

我们不需要担心程序是否执行成功，如果 Jod 没有以0代码成功退出的话，它会重新执行这个程序。

CronJob 介绍

CronJob 就像 Linux 的 crontab。 它用 Cron 格式进行编写， 在给定时间点只运行一次、周期性地在给定的调度时间执行 Job。

典型应用场景：

创建周期性运行的 Jod，最常用的是 数据库备份。

二、控制器创建实例测试

RS 与 Deployment 实例测试

在 K8s 新版本中，官方不再使用 ReplicationControler（RC），而是使用 ReplicaSet（RS）代替 RC，其实 RS 和 RC 本质没什么不同，只是 RS 多了一个支持集合式的 selector。

支持集合式的 selector 作用：

在创建 Pod 的时候会为它打上标签(tag)，也会为 Pod 里面的容器打上标签，当需要删除容器或者进行其他操作的时候，可以通过标签来进行相关操作。

接下来我们演示一下 RS 标签的作用

rs_frontend.yaml 资源清单如下：

apiVersion: apps/v1
kind: ReplicaSet
metadata:               # RS 元素信息
  name: frontend        # RS 名称
  labels:               # 自定义标签
    app: guestbook      # RS 标签
    tier: frontend      # RS 标签
spec:
  replicas: 3           # Pod 副本数
  selector:             # 选择标签
    matchLabels:        # 匹配标签
      tier: frontend    # 匹配 frontend 标签
  template:             # Pod 模板
    metadata:           # Pod 元素信息
      labels:           # 自定义标签
        tier: frontend  # 标签 frontend
    spec:
      containers:
      - name: mynginx   # 容器名称
        image: hub.test.com/library/mynginx:v1  # 镜像地址

RS 创建

[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f rs_frontend.yaml 
replicaset.apps/frontend created

查看 Pod 和 RS 状态

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查看 Pod 选择标签，这三个 Pod 的标签都是frontend

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接下来修改其中一个 Pod 标签测试

[root@k8s-master01 ~]# kubectl label pod frontend-8wsl2 tier=frontend1 --overwrite
pod/frontend-8wsl2 labeled

再次查看 Pod 状态及标签

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此时已经变成四个 Pod ，因为 RS 是通过frontend标签进行 Pod 匹配，RS 检测到 frontend标签的 Pod 此时少了一个，所以会新创建一个属于自己的标签 Pod 出来，从而满足期望值。

而此时frontend-8wsl2这个 Pod 已经不属于 RS 的控制范围之内了，因为它的标签是frontend1。

把 RS 给删除后可以更直观的看出标签的作用

[root@k8s-master01 ~]# kubectl delete rs frontend
replicaset.apps "frontend" deleted
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pod --show-labels

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其他的三个 Pod 都被删除了，只有标签为frontend1 Pod 没有被删除，因为该 Pod 标签不匹配 RS ，所以 RS 就不会对该 Pod 进行任何操作。

Deployment 实例测试

下面是 Deployment 示例。实际是创建了一个 ReplicaSet，负责启动三个 Nginx Pod。

nginx-deployment.yaml资源清单如下

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:                 # Deployment 元素信息
  name: nginx-deployment  # Deployment 名称
  labels:                 # 自定义标签
    app: nginx            # Deployment 标签
spec:
  replicas: 3             # Pod 副本数
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx          # 匹配 frontend 标签
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx        # Pod 标签 frontend
    spec:
      containers:
      - name: mynginx
        image: hub.test.com/library/mynginx:v1  # 镜像地址
        ports:
        - containerPort: 80

创建 Deployment

[root@k8s-master01 ~]# kubectl apply -f nginx-deployment.yaml  --record
deployment.apps/nginx-deployment created

--record 记录命令，方便回滚的时候方便查看每次 revision 变化。

查看 Deployment、RS、Pod 状态，全部都已经Running

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查看 Pod 详细信息，访问测试

[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pod -o wide
NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE    IP            NODE         NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx-deployment-644f95f9bc-fb6wv   1/1     Running   0          7m2s   10.244.1.63   k8s-node01   <none>           <none>
nginx-deployment-644f95f9bc-hbhj7   1/1     Running   0          7m2s   10.244.2.46   k8s-node02   <none>           <none>
nginx-deployment-644f95f9bc-j8q2k   1/1     Running   0          7m2s   10.244.1.64   k8s-node01   <none>           <none>

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Deployment 扩容功能

[root@k8s-master01 ~]# kubectl scale deployment nginx-deployment --replicas=10

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可以看到此时已经扩容到 10 个 Pod ，Deployment 扩容非常简单，一个命令就可以水平扩容，从而缓解应用对外提供的压力。

上面是手动扩容的，哪能不能根据 Pod 的负载情况来进行自动扩容缩呢？

是可以的，K8s 提供了 HPA 功能，详细可以看 我这篇笔记 。

Deployment 更新镜像操作

[root@k8s-master01 ~]# kubectl set image deployment/nginx-deployment nginx=hub.test.com/library/mynginx:v2

nginx 为容器名称

查看 RS 状态，此时已经创建新的 RS，但是旧的 RS 还保留着，后续可以进行回滚操作

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访问其中一个 Pod 测试

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Deployment 回滚操作

[root@k8s-master01 ~]# kubectl rollout undo deployment/nginx-deployment 
deployment.apps/nginx-deployment rolled back

已经回滚到之前的 RS 的版本

[root@k8s-master01 ~]# kubectl get rs
NAME                          DESIRED   CURRENT   READY   AGE
nginx-deployment-5cf56df4d6   0         0         0       8m2s
nginx-deployment-644f95f9bc   10        10        10      37m

默认是回滚到上一个版本，访问测试

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还可以滚动或者回滚到指定版本

查看版本信息

[root@k8s-master01 ~]# kubectl rollout history deployment/nginx-deployment

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回滚到指定版本命令如下，这里就不做测试

[root@k8s-master01 ~]# kubectl rollout undo deployment/nginx-deployment --to-revision=3

版本清理策略

可以在 Deployment 中设置 .spec.revisionHistoryLimit 字段以指定保留此 Deployment 的多少个旧有 ReplicaSet。其余的 ReplicaSet 将在后台被垃圾回收。 默认情况下，此值为 10 。

DaemonSet 实例测试

daemonset.yaml资源清单如下

apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: daemonset-example
  labels:
    app: daemonset
spec:
  selector:
    matchLabels:
      name: daemonset-example
  template:
    metadata:
      labels:
        name: daemonset-example
    spec:
      containers:
      - name: mynginx
        image: hub.test.com/library/mynginx:v1

创建 DaemonSet

[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f daemonset.yaml 
daemonset.apps/daemonset-example created

查看 DaemonSet Pod 状态

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分别在两个 Node 上一个 Pod ，因为 K8s 里面有个 污点的概念 ，所以 Master 上不会被创建，可以自行去了解一下，后续的文章中也会讲到。

把其中一个 Node 上的 Pod 删除，它会自动创建一个新的 Pod 来满足 DaemonSet 的期望值，每个 Node 上一个副本，如图所示。

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Job 实例测试

job.yaml资源清单，它负责计算 π 到小数点后 2000 位，并将结果打印出来。

apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: pi  # Job 名称
spec:
  template:
    spec:
      containers:
      - name: pi      # Pod 名称
        image: perl   # 镜像名称
        command: ["perl",  "-Mbignum=bpi", "-wle", "print bpi(2000)"]
        # 计算圆周率，计算小数点后 2000 位
      restartPolicy: Never  # 重启策略，永不重启
  backoffLimit: 4     # 设置重试次数，达到后将 Job 标记为失败

创建 Job 并查看状态

[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f job.yaml 
job.batch/pi created
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pod -w

技术分享图片

可以看到 Job 从 Running 到 Completed 的一个过程，该 Job 已经完成了计算。

查看具体结果

技术分享图片

其他参数配置

.spec.completions 标志 Job 需要成功完成 Pod 个数，才视为整个 Job 完成。（默认1）

.spec.parallelism标志 Pod 并行运行个数。（默认1）

.spec.activeDeadlineSeconds标志 Job 的整个生命期，一旦 Job 运行时间达到设定值，则所有运行中的 Pod 都会被终止。（秒数值）

CronJob 实例测试

cronjob.yaml资源清单示例如下

apiVersion: batch/v1
kind: CronJob
metadata:
  name: hello
spec:
  schedule: "*/1 * * * *"   # 每分钟执行一次
  jobTemplate:				# 指定需要运行的任务
    spec:
      template:
        spec:
          containers:
          - name: hello
            image: hub.test.com/library/busybox:latest
            imagePullPolicy: IfNotPresent   # 默认值，本地有则使用本地镜像就不拉取
            command:
            - /bin/sh
            - -c
            - date; echo Hello from the Kubernetes cluster
          restartPolicy: OnFailure    # 重启策略，不失败则不重启

大家如果设置定时计划任务不确定时间的时候，可以通过这个小工具网站进行验证。

crontab 执行时间计算：https://tool.lu/crontab/

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创建 CronJob

[root@k8s-master01 ~]# kubectl apply -f cronjob.yaml 
cronjob.batch/hello created

查看 CronJob 状态

[root@k8s-master01 ~]# kubectl get cronjob
NAME    SCHEDULE      SUSPEND   ACTIVE   LAST SCHEDULE   AGE
hello   */1 * * * *   False     0        21s             21m

查看 Job 运行状态，默认是保存三个成功的 Pod 记录

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查看其中一个 Pod 日志，可以看到每分钟执行一个，符合我们预期设置要求。

[root@k8s-master01 ~]# kubectl logs hello-27053804-jc6jd
Wed Jun  9 08:44:00 UTC 2021
Hello from the Kubernetes cluster
[root@k8s-master01 ~]# kubectl logs hello-27053805-hfr5l
Wed Jun  9 08:45:00 UTC 2021
Hello from the Kubernetes cluster

其他参数配置

.spec.successfulJobsHistoryLimit设置保存执行成功的 Job 数量（默认3）

.spec.failedJobsHistoryLimit设置保存失败的 Job 数量（默认1）

.spec.concurrencyPolicy并发策略（默认Allow）

当读到这里的时候，你会发现 StatefulSet 还有进行实例测试，原因是 StatefulSet 需要跟 K8s 存储配合使用，所以后续讲到存储部署的时候再进行演示。

【八】Kubernetes 五种资源控制器详细介绍以及功能演示

原文：https://www.cnblogs.com/l-hh/p/14869662.html
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