Kubernetes技术与架构-9

1     前言

2     Kubernetes定义

3     Kubernetes架构

4     Kubernetes技术

4.1   容器化技术

4.1.1 cgroups技术

4.1.2 Docker容器运行环境

4.1.3 containerd容器运行环境

4.1.4 Pod的基本概念

4.1.5 Pod的调度策略

4.1.6 Pod的资源编排

4.1.6.1Deployments

4.1.6.2ReplicaSet

ReplicaSet简要说明

ReplicaSet是一个副本集合，集合中包括资源相同的Pod实例，这些Pod实例能在给定的时间范围之内持续不断地稳定运行，而且，这些Pod实例对外提供的服务具有幂等性，因此，ReplicaSet的资源编排策略符合系统设计的高可用性。

ReplicaSet如何运作

ReplicaSet是以域声明的方式定义，例如，定义Pod副本数量域用于扩展，定义Pod选择器域用于识别与获取对应副本集合，定义Pod模板域用于规定所依赖的数据或者资源，当需要创建新的Pod副本时，则使用Pod模板域创建新的副本。关键域的描述如下所示：

.spec.template 用于定义Pod模板域

.spec.selector 用于定义Pod选择器域

.spec.replicas 用于定义Pod副本数量域，默认值1

ReplicaSet何时使用

ReplicaSet仅用于定义指定数量的Pod副本集合，在实际的使用场景中主要是在Deployment中定义ReplicaSet，Deployment具有更高层次的声明、以及提供更多的可配置特性。因此，建议用户使用Deployment直接替代ReplicaSet，这样可以实现更加灵活、以及更加多样化的声明式资源编排。

ReplicaSet使用示例

运行该Pod文件（frontend.yaml）之后，使用命令行

kubectl get pods，输出如下所示：

使用命令行

kubectl get pods

frontend-b2zdv

-o yaml，

输出副本frontend-b2zdv的元数据信息如下所示：

Pod标签冲突的场景

在相同的kubernetes集群中，如果存在相同标签的Pod与ReplicaSet，则会发生相同Pod副本冲突的情况，也就是，在集群中标签选择器认为相同的标签是相同的Pod资源编排。如下所示:

运行该Pod文件（pod-rs. yaml）新增两个Pod实例之后，使用命令行

kubectl get pods

输出如下所示：

上图显示新增的具有相同标签的Pod实例，发生冲突，受数量（3个副本）的限制，pod-rs.yaml多余的实例无法运行。

如果先运行pod.rs.yaml的Pod文件，再运行frontend.yaml文件，使用命令行

kubectl get pods

输出如下所示：

上图显示新增的具有相同标签的Pod实例，发生冲突，受数量（3个副本）的限制，frontend.yaml多余的实例无法运行。

删除ReplicaSet以及其Pods

在命令行控制台可以使用命令行kubectl delete删除ReplicaSet以及其Pods，其形式如下所示：

如上图所示，该方式删除ReplicaSet以及相关依赖的Pods。

如上图所示，该方式只删除ReplicaSet，而相关依赖的Pods不受影响，当重新创建ReplicaSet时自动绑定旧的Pods。

从ReplicaSet中剥离Pod

用户可以修改ReplicaSet中Pod实例的标签，从而将修改标签后的Pod从ReplicaSet中剥离，被剥离出来的Pod可以用于服务调试或者数据恢复，当ReplicaSet中的旧Pod被剥离后，控制器会自动建立新Pod并扩展到指定的Pod副本数。

扩展ReplicaSet

ReplicaSet通过设置.spec.replicas的值实现集群规模的扩展或者收缩，当副本数更新设置，控制器会自动更新与之对应相等数量的Pod实例。当集群规模收缩时，控制器通过排序的策略优先删除对应的Pod实例，这些规则如下所示：

pending状态或者unschedulable状态的Pod优先删除 根据controller.kubernetes.io/pod-deletion-cost设置，低值的Pod优先删除 Pod实例数多的节点的Pod优先删除 最新创建的Pod优先删除 假如以上的条件都符合，则控制器随机选择的Pod优先删除

Pod删除成本核算

当ReplicaSet集群规模需要收缩的时候，用户使用controller.kubernetes.io/pod-deletion-cost注解设置优先级，优先删除的Pod实例。该值的范围是[-2147483647, 2147483647]，控制器会优先删除低设置值的Pod。

ReplicaSet自动水平扩展器

HPA是ReplicaSet自动水平扩展器，根据资源利用率实现集群规模自动伸缩，其设置如下所示：

运行该Pod文件（hpa-rs.yaml），控制器会根据CPU的利用率（50%）自动伸缩集群的副本数量，最小副本数是3，最大副本数是10。用户也可以使用命令行实现相同的功能，如下所示：

kubectl autoscale rs

frontend

--max=10

--min=3

--cpu-percent=50

（未完待续）