Pod控制器

目录

一、Pod控制器概述

1.Pod控制器简介

2.Pod控制器的类型

2.1ReplicaSet

2.2Deployment

2.3DaemonSet

2.4StatefulSet

2.5Job

2.6Cronjob

3.Pod与控制器之间的关系

二、Deployment控制器

三、 StatefulSet控制器

1.StatefulSet组成

2. 为什么要有volumeClaimTemplate？

3.应用场景

4.如何实现服务发现？

5.更新策略

6.部署statefulset

四、 DaemonSet控制器

五、Job控制器

六、CronJob控制器

---

一、Pod控制器概述

1.Pod控制器简介

Pod控制器，又称之为工作负载（workload），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。

2.Pod控制器的类型

2.1ReplicaSet

ReplicaSet：代用户创建指定数量的pod副本，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。

2.2Deployment

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。
ReplicaSet 与Deployment 这两个资源对象逐步替换之前RC的作用。

2.3DaemonSet

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

2.4StatefulSet

管理有状态应用

2.5Job

只要完成就立即退出，不需要重启或重建

2.6Cronjob

周期性任务控制，不需要持续后台运行

3.Pod与控制器之间的关系

controllers：在集群上管理和运行容器的 pod 对象， pod 通过 label-selector 相关联。
Pod 通过控制器实现应用的运维，如伸缩，升级等。

二、Deployment控制器

• 部署无状态应用
• 管理Pod和ReplicaSet
• 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
• 应用场景：web服务

vim nginx-deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
  labels:
    app: nginx	
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.15.4
        ports:
        - containerPort: 80

kubectl create -f nginx-deployment.yaml

kubectl get pods,deploy,rs
#查看控制器配置
kubectl edit deployment/nginx-deployment
#查看历史版本
kubectl rollout history deployment/nginx-deployment

三、 StatefulSet控制器

• 部署有状态应用
• 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
• 稳定的网络标志，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，在部署或者扩展的时候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必须都是Running和Ready状态），基于init containers来实现
• 有序收缩，滚动升级（即从N-1到0）

1.StatefulSet组成

 StatefulSet由以下几个部分组成：

• Headless Service（无头服务）：用于为Pod资源标识符生成可解析的DNS记录。
• volumeClaimTemplates（存储卷申请模板）：基于静态或动态PV供给方式为Pod资源提供专有的固定存储。
• StatefulSet：用于管控Pod资源。

2. 为什么要有volumeClaimTemplate？

大部分有状态副本集都会用到持久存储，比如分布式系统来说，由于数据是不一样的，每个节点都需要自己专用的存储节点。而在 deployment中pod模板中创建的存储卷是一个共享的存储卷，多个pod使用同一个存储卷，而statefulset定义中的每一个pod都不能使用同一个存储卷，由此基于pod模板创建pod是不适应的，这就需要引入volumeClaimTemplate，当在使用statefulset创建pod时，会自动生成一个PVC，从而请求绑定一个PV，从而有自己专用的存储卷。

3.应用场景

• 动态性强：Pod会飘到别的node节点
• 更新发布频繁：互联网思维小步快跑，先实现再优化，老板永远是先上线再慢慢优化，先把idea变成产品挣到钱然后再慢慢一点一点优化
• 支持自动伸缩：一来大促，肯定是要扩容多个副本

4.如何实现服务发现？

服务发现：就是应用服务之间相互定位的过程。

K8S里服务发现的方式——DNS，使K8S集群能够自动关联Service资源的“名称”和“CLUSTERIP”，从而达到服务被集群自动发现的目的。

实现K8S里DNS功能的插件：

• skyDNS：Kubernetes 1.3之前的版本
• kubeDNS：Kubernetes 1.3至Kubernetes 1.11
• CoreDNS：Kubernetes 1.11开始至今

#安装CoreDNS，仅二进制部署环境需要安装CoreDNS
方法一：
下载链接：https://github.com/kubernetes/kubernetes/blob/master/cluster/addons/dns/coredns/coredns.yaml.base

vim transforms2sed.sed
s/__DNS__SERVER__/10.0.0.2/g
s/__DNS__DOMAIN__/cluster.local/g
s/__DNS__MEMORY__LIMIT__/170Mi/g
s/__MACHINE_GENERATED_WARNING__/Warning: This is a file generated from the base underscore template file: coredns.yaml.base/g

sed -f transforms2sed.sed coredns.yaml.base > coredns.yaml

方法二：上传 coredns.yaml 文件

kubectl create -f coredns.yaml

kubectl get pods -n kube-system

5.更新策略

状态集的字段允许您配置 并禁用容器、标签、资源请求/限制的自动滚动更新，以及 状态集中 Pod 的注释。有两种可能的值：.spec.updateStrategy

• OnDelete：当 StatefulSet 设置为 时 ， 状态集控制器不会自动更新 Pod 中的 有状态集。用户必须手动删除 Pod 才能使控制器 创建新的 Pod，以反映对 StatefulSet 所做的修改。.spec.updateStrategy.typeOnDelete.spec.template
• RollingUpdate：更新策略在 有状态集。这是默认的更新策略。RollingUpdate

6.部署statefulset

官方文档：StatefulSets | Kubernetes 

vim statefulset-pvc.yaml
apiVersion: v1
kind: Service        
metadata:
  name: svc-myapp
  labels:
    app: svc-myapp
spec:
  ports:
  - port: 80
    name: http
    protocol: TCP
    targetPort: 80
  type: ClusterIP
  clusterIP: None    #无头服务clusterIP需为None
  selector:
    app: myapp
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet       #设置pod的控制器
metadata:
  name: myapp-sts
spec:
  selector:          
    matchLabels:
      app: myapp        #控制器关联pod的标签，与下方pod模板标签一致    
  serviceName: svc-myapp
  replicas: 3 
  template:
    metadata:
      labels:
        app: myapp      #定义pod的标签，需与控制器下符合的标签相同
    spec:
      terminationGracePeriodSeconds: 10
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.14
        ports:
        - containerPort: 80
        volumeMounts:
        - name: mypvc               #指定pvc名称      
          mountPath: /usr/share/nginx/html  
  volumeClaimTemplates:             #pvc的配置模板
  - metadata:
      name: mypvc
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]           #指定访问模式
      storageClassName: "nfs-client-storageclass"       #指定storageclass的名称
      resources:
        requests:
          storage: 2Gi              #指定pv大小

kubectl apply -f statefulset-pvc.yaml
#查看创建的pod
kubectl get pods
#查看pod是否与pv绑定
kubectl get pvc,pv

四、 DaemonSet控制器

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，也会为他们新增一个 Pod 。当有 Node 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。

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 glusterd、ceph。
• 在每个 Node 上运行日志收集 daemon，例如fluentd、logstash。
• 在每个 Node 上运行监控 daemon，例如 Prometheus Node Exporter、collectd、Datadog 代理、New Relic 代理，或 Ganglia gmond。

应用场景：Agent
官方案例（监控）：DaemonSet | Kubernetes

vim ds.yaml 
apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet 
metadata:
  name: nginx-daemonSet
  labels:
    app: nginx
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.15.4
        ports:
        - containerPort: 80


kubectl apply -f ds.yaml

//DaemonSet会在每个node节点都创建一个Pod
kubectl get pods
nginx-deployment-4kr6h   1/1     Running     0          35s
nginx-deployment-8jrg5   1/1     Running     0          35s

五、Job控制器

• Job分为普通任务（Job）和定时任务（CronJob）
• 常用于运行那些仅需要执行一次的任务
• 应用场景：数据库迁移、批处理脚本、kube-bench扫描、离线数据处理，视频解码等业务

Jobs | Kubernetes

vim job.yaml
apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: pi
spec:
  template:
    spec:
      containers:
      - name: pi
        image: perl
        command: ["perl",  "-Mbignum=bpi", "-wle", "print bpi(2000)"]
      restartPolicy: Never
  backoffLimit: 4     #Pod任务失败后，尝试重启的最大次数

#参数解释
.spec.template.spec.restartPolicy该属性拥有三个候选值：OnFailure，Never和Always。默认值为Always。它主要用于描述Pod内容器的重启策略。在Job中只能将此属性设置为OnFailure或Never，否则Job将不间断运行。

.spec.backoffLimit用于设置job失败后进行重试的次数，默认值为6。默认情况下，除非Pod失败或容器异常退出，Job任务将不间断的重试，此时Job遵循 .spec.backoffLimit上述说明。一旦.spec.backoffLimit达到，作业将被标记为失败。


#在所有node节点下载perl镜像，因为镜像比较大，所以建议提前下载好
docker pull perl

kubectl apply -f job.yaml 

kubectl get pods
pi-bqtf7                 0/1     Completed   0          41s

#结果输出到控制台
kubectl logs pi-bqtf7
3.14159265......

#清除job资源
kubectl delete -f job.yaml 

六、CronJob控制器

• 周期性任务，像Linux的Crontab一样。
• 周期性任务
• 应用场景：通知，备份 

Running Automated Tasks with a CronJob | Kubernetes

#每分钟打印hello
vim cronjob.yaml
apiVersion: batch/v1beta1
kind: CronJob
metadata:
  name: hello
spec:
  schedule: "*/1 * * * *"
  jobTemplate:
    spec:
      template:
        spec:
          containers:
          - name: hello
            image: busybox
            imagePullPolicy: IfNotPresent
            args:
            - /bin/sh
            - -c
            - date; echo Hello from the Kubernetes cluster
          restartPolicy: OnFailure

kubectl create -f cronjob.yaml 
		  
#cronjob其它可用参数的配置
spec:
  concurrencyPolicy: Allow			#声明了 CronJob 创建的任务执行时发生重叠如何处理（并发性规则仅适用于相同 CronJob 创建的任务）。spec仅能声明下列规则中的一种:
                                         ●Allow (默认)：CronJob 允许并发任务执行。
                                         ●Forbid：CronJob 不允许并发任务执行；如果新任务的执行时间到了而老任务没有执行完，CronJob 会忽略新任务的执行。
                                         ●Replace：如果新任务的执行时间到了而老任务没有执行完，CronJob 会用新任务替换当前正在运行的任务。
  startingDeadlineSeconds: 15		#它表示任务如果由于某种原因错过了调度时间，开始该任务的截止时间的秒数。过了截止时间，CronJob 就不会开始任务，且标记失败.如果此字段未设置，那任务就没有最后期限。
  successfulJobsHistoryLimit: 3		#要保留的成功完成的任务数（默认为3）
  failedJobsHistoryLimit：1         #要保留多少已完成和失败的任务数（默认为1）
  suspend：true                     #如果设置为 true ，后续发生的执行都会被挂起。 这个设置对已经开始的执行不起作用。默认是 false。
  schedule: '*/1 * * * *'			#必需字段，作业时间表。在此示例中，作业将每分钟运行一次
  jobTemplate:						#必需字段，作业模板。这类似于工作示例