kubernetes系列07—Pod控制器详解
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
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
|
[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
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
|
---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:
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 |
|
（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
|
1
2
3
4
5
6
|
[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
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
|
---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
|
1
2
3
4
5
6
|
[root@master manifests]
# kubectl edit rs myapp
... ...
spec:
replicas: 5
... ...
replicaset.extensions
/myapp
edited
|
（2）验证
|
1
2
3
4
5
6
7
8
|
[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
|
1
2
3
4
5
6
7
|
[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
|
1
2
3
|
[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
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
|
---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 |
---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 |
|
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
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
|
[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
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
|
---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
|
1
2
3
4
5
6
7
|
[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
|
1
2
3
4
5
|
[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
|
1
2
|
[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
|
1
2
3
4
5
6
7
|
[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
|
1
2
3
4
5
6
7
|
[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
|
1
|
[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
|
1
2
3
4
5
|
[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 |
|
3.6 Deployment修改版本更新策略
（1）方法1：修改yaml文件
|
1
2
3
4
5
6
7
|
[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
|
1
2
|
[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
|
1
2
3
4
|
[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
|
1
2
3
|
[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
|
1
2
|
[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
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
|
[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
|
1
2
3
4
5
|
[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 |
|
3.7 Deployment版本回滚
（1）命令
查询版本变更历史
|
1
|
$ kubectl rollout
history
deployment deployment_name
|
undo回滚版本；--to-revision= 回滚到第几版本
|
1
|
$ kubectl rollout undo deployment deployment_name --to-revision=N
|
（2）演示
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
|
---查询版本变更历史
[root@master manifests]
# kubectl rollout history deployment myapp-deploy
deployments
"myapp-deploy"
REVISION CHANGE-CAUSE
1
2
3
---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
3
4
|
（3）查询验证，已经回到v1版了
|
1
2
3
4
5
|
[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
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
|
[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
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
|
[root@master ~]
# kubectl get ds
NAME DESIRED CURRENT READY UP-TO-DATE AVAILABLE NODE SELECTOR AGE
filebeat-ds 2 2 2 2 2
[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
|
1
2
|
[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
|
1
2
3
|
[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
/filebeat
:5.6.6-alpine app=filebeat,release=stable
|