K8S资源控制器

什么是控制器

kubernetes中建立了很多的controller（控制器），这相当于一个控制机，来管理pod的状态和行为。

控制器的类型

• ReplicationController和replicaset          
• Deployment                                             无状态负载
• DaemonSet                                              守护进程集
• StateFulSet                                              有状态负载
• Job/cronJob                                              普通任务/计划任务
• Horizontal  Pod Autoscaling                     自动扩展 

ReplicationController和replicaset 

ReplicationController（RC）是用来确保容器应用的副本数始终保持在用户定义的副本数，即如果有容器异常退出，会创建新的pod来代替，如果异常多出来的容器也会回收；

在新版本的kubernetes中建议使用replicaset来代替ReplicationController，replicaset 跟ReplicationController没有本质的不同，只是replicaset支持集合式的selector（通过标签来选择）；而ReplicationController不支持。

Deployment

Deployment为Pod和replicaset提供了一个声明式定义（declarative）方法，用来替代以前的ReplicationController来方便管理应用，典型的场景包括：

• 定义deployment来创建pod和replicaset
• 扩容和缩容
• 部署无状态应用，只关心数量，不论角色等，称无状态
• 具有上线部署、副本设定、滚动升级、回滚等功能
• 提供声明式更新，例如只更新一个新的image

 例： 部署一个Nginx应用

创建一个rs.ymal的文件，定义deployment来创建pod和replicaset

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
Metadata:
  name: Nginx-deployment
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: Nginx
  template:
    Metadata:
      labels:
        app: Nginx
    spec:
      containers:
      - name: Nginx
        image: Nginx
        ports:
         - containerPort: 80
~                           

 

[root@master ~]# kubectl apply -f rs.yaml            #创建一个pod
deployment.apps/Nginx-deployment created
[root@master ~]# kubectl get pods                    # 查看pod信息
NAME                                READY   STATUS              RESTARTS   AGE
Nginx-6799fc88d8-d9p6h              1/1     Running             0          27m
Nginx-deployment-7848d4b86f-bnvdg   0/1     ContainerCreating   0          13s
Nginx-deployment-7848d4b86f-xwn6c   0/1     ContainerCreating   0          13s
Nginx-deployment-7848d4b86f-zf4bh   1/1     Running             0          13s
[root@master ~]# vim rs.yaml              
[root@master ~]# kubectl get pods --show-labels        #查看pod的标签
NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE     LABELS
Nginx-6799fc88d8-d9p6h              1/1     Running   0          30m     app=Nginx,pod-template-hash=6799fc88d8
Nginx-deployment-7848d4b86f-bnvdg   1/1     Running   0          3m42s   app=Nginx,pod-template-hash=7848d4b86f
Nginx-deployment-7848d4b86f-xwn6c   1/1     Running   0          3m42s   app=Nginx,pod-template-hash=7848d4b86f
Nginx-deployment-7848d4b86f-zf4bh   1/1     Running   0          3m42s   app=Nginx,pod-template-hash=7848d4b86f
[root@master ~]# kubectl get deployment                                          
NAME               READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
Nginx              1/1     1            1           56d
Nginx-deployment   3/3     3            3           6m53s
[root@master ~]# kubectl get rs     #查看pod的rs信息
NAME                          DESIRED   CURRENT   READY   AGE
Nginx-6799fc88d8              1         1         1       35m
Nginx-deployment-7848d4b86f   3         3         3       8m40s
[root@master ~]# kubectl get pods -o wide            #查看pod的详细信息
NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP             NODE    NOMINATED NODE   READInesS GATES
Nginx-6799fc88d8-d9p6h              1/1     Running   0          39m   10.101.11.5    node2   <none>           <none>
Nginx-deployment-7848d4b86f-bnvdg   1/1     Running   0          11m   10.101.149.5   node1   <none>           <none>
Nginx-deployment-7848d4b86f-xwn6c   1/1     Running   0          11m   10.101.149.4   node1   <none>           <none>
Nginx-deployment-7848d4b86f-zf4bh   1/1     Running   0          11m   10.101.11.6    node2   <none>           <none>

扩容或者缩容，比如我们把pod数目扩容到10个

[root@master ~]# kubectl scale deployment Nginx-deployment --replicas 10
deployment.apps/Nginx-deployment scaled
[root@master ~]# kubectl get pods 
NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE
Nginx-6799fc88d8-d9p6h              1/1     Running   0          50m
Nginx-deployment-7848d4b86f-bnvdg   1/1     Running   0          22m
Nginx-deployment-7848d4b86f-fjhld   1/1     Running   0          92s
Nginx-deployment-7848d4b86f-nld5c   1/1     Running   0          92s
Nginx-deployment-7848d4b86f-nmxlf   1/1     Running   0          92s
Nginx-deployment-7848d4b86f-vmjgl   1/1     Running   0          92s
Nginx-deployment-7848d4b86f-wbfbq   1/1     Running   0          92s
Nginx-deployment-7848d4b86f-x86hq   1/1     Running   0          92s
Nginx-deployment-7848d4b86f-xngl5   1/1     Running   0          92s
Nginx-deployment-7848d4b86f-xwn6c   1/1     Running   0          22m
Nginx-deployment-7848d4b86f-zf4bh   1/1     Running   0          22m

更新镜像

kubectl set image deployment/Nginx-deployment （需要更新的镜像deployment）   Nginx=Nginx：1.9.1    （新版本镜像名称）

 回滚

kubectl rollout undo deployment/Nginx-deployment 

Deployment更新策略　

Deployment可以保证在升级时只有一定数量的pod是down的，默认的，他会确保至少比期望的pod数量少一个是up状态

DaemonSet

Daemonset确保全部（或者一些）Node上运行一个pod的副本。　当有Node加入集群时，也会为它新增一个pod。当有Node从集群中删除时，这些pod也会被回收。删除Daemonset时会删除它创建的所有pod。

使用Daemonset的一些典型用法：

• 运行集群存储daemon，例如在每个Node上运行ceph、glusterd
• 在每个Node上运行日志收集daemon，例如logstash、fluentd
• 在每个Node上运行监控daemon，例如Prometheus Node Exporter

 job

job负责批处理任务，即仅执行一次的任务，它保证批处理任务的一个或者多个pod成功结束

特殊说明:

• spec.template格式同pod一样
• restartpolicy仅支持never或 onfailure
• 单个pod时，默认pod成功运行job即 结束

cronjob

cronjob管理基于时间的job，即：

在给定时间点运行一次

周期性的在给定时间点运行

典型用法是：

在给定的时间点运行job

创建周期性的运行job，比如发送邮件，数据库备份等等。

 

StateFulSet

StateFulSet作为controller为pod提供唯一的标识，它可以保证部署和scale的顺序。

StateFulSet是为了解决有状态服务的问题（对应的deployment和replicaset是为无状态服务而设计），应用场景包括：

• 稳定的持久化存储，即pod重新调度后还是能访问到相同的持久化数据，基于PVC来实现
• 稳定的网络标识，即pod重新调度后其PodName和HostName不变，基于headless  service（即没有cluster IP 的service）来实现
• 有序部署，有序扩展，即pod是有顺序的，在部署或者扩展时要依据定义的顺序依次进行（即从0到N-1，在下一个pod运行之前所有之前的pod都是running或者ready状态），基于init container来实现。
• 有序收缩，有序删除

 Horizontal  Pod Autoscaling 

应用的资源使用率通常有高峰和低谷的时候，如何肖峰填谷，提高集群的整体资源使用率，让service中的pod数量自动调整呢？ 这就需要Horizontal  Pod Autoscaling ，顾名思义，使pod水平缩放。