Kubernetes Pod资源调度（三）

Pod资源调度： 内容参考《Kubernetes 权威指南》

• 容器集合，它们共享 IPC、Network 和 UTS namespace，是Kubernetes 调度的基本单位。Pod 的设计理念是支持多个容器在一个 Pod 中共享网络和文件系统，可以通过进程间通信和文件共享这种简单高效的方式组合完成服务。
• Pod并不提供保证正常运行的能力，因为可能遭受Node节点的物理故障、网络分区等等的影响，整体的高可用是Kubernetes集群通过在集群内调度Node来实现的。通常情况下我们不要直接创建Pod，一般都是通过Controller来进行管理，但是了解Pod对于我们熟悉控制器非常有好处。
• Pod的配置信息中有几个重要部分，apiVersion、kind、metadata、spec以及status。其中apiVersion和kind是比较固定的，status是运行时的状态，所以最重要的就是metadata和spec两个部分。
• 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

Pod yaml定义详解：

apiVersion: v1 #指定api版本，此值必须在kubectl apiversion中  
kind: Pod #指定创建资源的角色/类型  
metadata: #资源的元数据/属性  
  name: web04-pod #资源的名字，在同一个namespace中必须唯一  
  labels: #设定资源的标签，详情请见http://blog.csdn.net/liyingke112/article/details/77482384
    k8s-app: apache  
    version: v1  
    kubernetes.io/cluster-service: "true"  
  annotations:            #自定义注解列表  
    - name: String        #自定义注解名字  
spec:#specification of the resource content 指定该资源的内容  
  restartPolicy: Always #表明该容器一直运行，默认k8s的策略，在此容器退出后，会立即创建一个相同的容器  
  nodeSelector:     #节点选择，先给主机打标签kubectl label nodes kube-node1 zone=node1  
    zone: node1  
  containers:  
  - name: web04-pod #容器的名字  
    image: web:apache #容器使用的镜像地址  
    imagePullPolicy: Never #三个选择Always、Never、IfNotPresent，每次启动时检查和更新（从registery）images的策略，
                           # Always，每次都检查
                           # Never，每次都不检查（不管本地是否有）
                           # IfNotPresent，如果本地有就不检查，如果没有就拉取
    command: ['sh'] #启动容器的运行命令，将覆盖容器中的Entrypoint,对应Dockefile中的ENTRYPOINT  
    args: ["$(str)"] #启动容器的命令参数，对应Dockerfile中CMD参数  
    env: #指定容器中的环境变量  
    - name: str #变量的名字  
      value: "/etc/run.sh" #变量的值  
    resources: #资源管理，请求请见http://blog.csdn.net/liyingke112/article/details/77452630
      requests: #容器运行时，最低资源需求，也就是说最少需要多少资源容器才能正常运行  
        cpu: 0.1 #CPU资源（核数），两种方式，浮点数或者是整数+m，0.1=100m，最少值为0.001核（1m）
        memory: 32Mi #内存使用量  
      limits: #资源限制  
        cpu: 0.5  
        memory: 32Mi  
    ports:  
    - containerPort: 80 #容器开发对外的端口
      name: httpd  #名称
      protocol: TCP  
    livenessProbe: #pod内容器健康检查的设置，详情请见http://blog.csdn.net/liyingke112/article/details/77531584
      httpGet: #通过httpget检查健康，返回200-399之间，则认为容器正常  
        path: / #URI地址  
        port: 80  
        #host: 127.0.0.1 #主机地址  
        scheme: HTTP  
      initialDelaySeconds: 180 #表明第一次检测在容器启动后多长时间后开始  
      timeoutSeconds: 5 #检测的超时时间  
      periodSeconds: 15  #检查间隔时间  
      #也可以用这种方法  
      #exec: 执行命令的方法进行监测，如果其退出码不为0，则认为容器正常  
      #  command:  
      #    - cat  
      #    - /tmp/health  
      #也可以用这种方法  
      #tcpSocket: //通过tcpSocket检查健康   
      #  port: number   
    lifecycle: #生命周期管理  
      postStart: #容器运行之前运行的任务  
        exec:  
          command:  
            - 'sh'  
            - 'yum upgrade -y'  
      preStop:#容器关闭之前运行的任务  
        exec:  
          command: ['service httpd stop']  
    volumeMounts:  #详情请见http://blog.csdn.net/liyingke112/article/details/76577520
    - name: volume #挂载设备的名字，与volumes[*].name 需要对应    
      mountPath: /data #挂载到容器的某个路径下  
      readOnly: True  
  volumes: #定义一组挂载设备  
  - name: volume #定义一个挂载设备的名字  
    #meptyDir: {}  
    hostPath:  
      path: /opt #挂载设备类型为hostPath，路径为宿主机下的/opt,这里设备类型支持很多种  

举例mytomcat这个pod资源文件：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: mytomcat
  labels: 
    name: mytomcat
spec:
   containers:
   - name: mytomcat
     image: kubeguide/tomcat-app:v1
     ports:
     - containerPort: 8080
     env: 
     - name: MYSQL_SERVICE_HOST
       value: 'mysql'
     - name: MYSQL_SERVICE_PROT
       value: '3306'

Kind为Pod表明这是一个Pod的定义，metadata里的name属性为Pod的名称，在metadata里还能定义资源对象的标签，这里声明myweb拥有一个name=myweb的标签。在Pod里所包含的容器组的定义则在spec一节中声明，这里定义了一个名为myweb、对应镜像为kubeguide/tomcat-app:v1的容器，该容器注入了名为MYSQL_SERVICE_HOST='mysql'和MYSQL_SERVICE_PORT='3306'的环境变量（env关键字），并且在8080端口（containerPort）启动容器进程。

Pod的IP加上这里的容器端口（containerPort），组成了一个新的概念—Endpoint，它代表此Pod里的一个服务进程的对外通信地址。一个Pod也存在具有多个Endpoint的情况，比如当我们把Tomcat定义为一个Pod时，可以对外暴露管理端口与服务端口这两个Endpoint。

pod控制器有多种类型：

ReplicaSet: 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。

ReplicaSet主要三个组件组成：

　　（1）用户期望的pod副本数量

　　（2）标签选择器，判断哪个pod归自己管理

　　（3）当现存的pod数量不足，会根据pod资源模板进行新建

帮助用户管理无状态的pod资源，精确反应用户定义的目标数量，但是RelicaSet不是直接使用的控制器，而是使用Deployment。

Deployment：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

特性：服务是无状态的 、服务必须是守护进程

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

 

ReplicaSet控制器

ReplicationController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，会自动创建新的Pod来替代；而如果异常多出来的容器也会自动回收。

在新版本的Kubernetes中建议使用ReplicaSet来取代ReplicationController。ReplicaSet跟ReplicationController没有本质的不同，只是名字不一样，并且ReplicaSet支持集合式的selector。

虽然ReplicaSet可以独立使用，但一般还是建议使用 Deployment 来自动管理ReplicaSet，这样就无需担心跟其他机制的不兼容问题（比如ReplicaSet不支持rolling-update但Deployment支持）

ReplicaSet示例：

（1）命令行查看ReplicaSet清单定义规则
[root@k8s-master ~]# kubectl explain rs.spec.template

（2）新建ReplicaSet示例
[root@k8s-master ~]# vim rs-demo.yaml

apiVersion: apps/v1　　#api版本定义
kind: ReplicaSet　　#定义资源类型为ReplicaSet
metadata:　　#元数据定义
    name: myapp
    namespace: default
spec:　　#ReplicaSet的规格定义
    replicas: 2　　#定义副本数量为2个
    selector:　　　　#标签选择器，定义匹配pod的标签
        matchLabels:
            app: myapp
            release: canary
    template:　　#pod的模板定义
        metadata:　　#pod的元数据定义
            name: myapp-pod　　　#自定义pod的名称　
            labels: 　　#定义pod的标签，需要和上面定义的标签一致，也可以多出其他标签
                app: myapp
                release: canary
                environment: qa
        spec:　　#pod的规格定义
            containers:　　#容器定义
            - name: myapp-container　　#容器名称
              image: ikubernetes/myapp:v1　　#容器镜像
              ports:　　#暴露端口
              - name: http
                containerPort: 80

（3）创建ReplicaSet定义的pod                
[root@k8s-master ~]# kubectl create -f rs-demo.yaml
[root@k8s-master ~]# kubectl get pods　　#获取pod信息
[root@k8s-master ~]# kubectl describe pods myapp-***　　#查看pod详细信息

（4）修改pod的副本数量
[root@k8s-master ~]# kubectl edit rs myapp
replicas: 5
[root@k8s-master ~]# kubectl get rs -o wide

（5）修改pod的镜像版本
[root@k8s-master ~]# kubectl edit rs myapp
image: ikubernetes/myapp:v2　　
[root@k8s-master ~]# kubectl delete pods myapp-*** 　　#修改了pod镜像版本，pod需要重建才能达到最新版本
[root@k8s-master ~]# kubectl create -f rs-demo.yaml

Deployment控制器：

Deployment为Pod和Replica Set（下一代Replication Controller）提供声明式更新。

只需要在 Deployment 中描述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。也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。

 

典型的用例如下：

• （1）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。
• （2）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。
• （3）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。
• （4）扩容Deployment以满足更高的负载。
• （5）暂停Deployment来应用PodTemplateSpec的多个修复，然后恢复上线。
• （6）根据Deployment 的状态判断上线是否hang住了。
• （7）清除旧的不必要的 ReplicaSet。

解析Deployment Spec

首先看一个官方的nginx-deployment.yaml的例子： 

apiVersion: 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:1.7.9
        ports:
        - containerPort: 80

 在所有的 Kubernetes 配置中，Deployment 也需要apiVersion，kind和metadata这些配置项。如下：

[root@k8s-master ~]# kubectl explain deployment
KIND:     Deployment
VERSION:  extensions/v1beta1

DESCRIPTION:
     DEPRECATED - This group version of Deployment is deprecated by
     apps/v1beta2/Deployment. See the release notes for more information.
     Deployment enables declarative updates for Pods and ReplicaSets.

FIELDS:
   apiVersion    
     APIVersion defines the versioned schema of this representation of an
     object. Servers should convert recognized schemas to the latest internal
     value, and may reject unrecognized values. More info:
     https://git.k8s.io/community/contributors/devel/api-conventions.md#resources

   kind    
     Kind is a string value representing the REST resource this object
     represents. Servers may infer this from the endpoint the client submits
     requests to. Cannot be updated. In CamelCase. More info:
     https://git.k8s.io/community/contributors/devel/api-conventions.md#types-kinds

   metadata