kubernetes (k8s) k8s 控制器

目录

 一、pod控制器介绍

1、Pod与控制器之间的关系

二、Deployment(无状态)

1、Deployment的资源清单文件

2、创建deployment 

三、ReplicaSet(RS) 

3.1、ReplicaSet的资源清单文件 

3.2、有状态和无状态的区别

3.3、常规service和无头服务区别

3.4、案例

小结

四、DaemonSet

 五、Job

 CronJob

---

 一、pod控制器介绍

Pod是kubernetes的最小管理单元，在kubernetes中，按照pod的创建方式可以将其分为两类：

• 自主式pod：kubernetes直接创建出来的Pod，这种pod删除后就没有了，也不会重建
• 控制器创建的pod：kubernetes通过控制器创建的pod，这种pod删除了之后还会自动重建

什么是Pod控制器：

Pod控制器是管理pod的中间层，使用Pod控制器之后，只需要告诉Pod控制器，想要多少个什么样的Pod就可以了，它会创建出满足条件的Pod并确保每一个Pod资源处于用户期望的目标状态。如果Pod资源在运行中出现故障，它会基于指定策略重新编排Pod。

控制器：又称之为工作负载，分别包含以下类型控制器

1. ReplicationController：比较原始的pod控制器，已经被废弃，由ReplicaSet替代
2. ReplicaSet：保证副本数量一直维持在期望值，并支持pod数量扩缩容，镜像版本升级
3. Deployment：通过控制ReplicaSet来控制Pod，并支持滚动升级、回退版本
4. Horizontal Pod Autoscaler：可以根据集群负载自动水平调整Pod的数量，实现削峰填谷
5. DaemonSet：在集群中的指定Node上运行且仅运行一个副本，一般用于守护进程类的任务
6. Job：它创建出来的pod只要完成任务就立即退出，不需要重启或重建，用于执行一次性任务
7. Cronjob：它创建的Pod负责周期性任务控制，不需要持续后台运行
8. StatefulSet：管理有状态应用

1、Pod与控制器之间的关系

controllers：在集群上管理和运行容器的对象通过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(无状态)

 为了更好的解决服务编排的问题，kubernetes在V1.2版本开始，引入了Deployment控制器。值得一提的是，这种控制器并不直接管理pod，而是通过管理ReplicaSet来间接管理Pod，即：Deployment管理ReplicaSet，ReplicaSet管理Pod。所以Deployment比ReplicaSet功能更加强

Deployment主要功能有下面几个：

• 支持ReplicaSet的所有功能
• 支持发布的停止、继续
• 支持滚动升级和回滚版本

特点：

• 部署无状态应用，只关心数量，不论角色等，称无状态
• 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

1、Deployment的资源清单文件

apiVersion: apps/v1 # 版本号
kind: Deployment # 类型       
metadata: # 元数据
  name: # rs名称 
  namespace: # 所属命名空间 
  labels: #标签
    controller: deploy
spec: # 详情描述
  replicas: 3 # 副本数量
  revisionHistoryLimit: 3 # 保留历史版本
  paused: false # 暂停部署，默认是false
  progressDeadlineSeconds: 600 # 部署超时时间（s），默认是600
  strategy: # 策略
    type: RollingUpdate # 滚动更新策略
    rollingUpdate: # 滚动更新
      maxSurge: 30% # 最大额外可以存在的副本数，可以为百分比，也可以为整数
      maxUnavailable: 30% # 最大不可用状态的 Pod 的最大值，可以为百分比，也可以为整数
  selector: # 选择器，通过它指定该控制器管理哪些pod
    matchLabels:      # Labels匹配规则
      app: nginx-pod
    matchExpressions: # Expressions匹配规则
      - {key: app, operator: In, values: [nginx-pod]}
  template: # 模板，当副本数量不足时，会根据下面的模板创建pod副本
    metadata:
      labels:
        app: nginx-pod
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.17.1
        ports:
        - containerPort: 80

2、创建deployment 

创建pc-deployment.yaml，内容如下：

# 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
        
Replicaset是副本数，回滚就是通过此来实现
 
创建资源
# kubectl create -f nginx-deployment.yaml
查看创建的pod资源、控制器和副本
# kubectl get pods,deploy,rs
查看历史版本
# kubectl rollout history deployment/nginx-deployment

三、ReplicaSet(RS) 

 ReplicaSet的主要作用是保证一定数量的pod正常运行，它会持续监听这些Pod的运行状态，一旦Pod发生故障，就会重启或重建。同时它还支持对pod数量的扩缩容和镜像版本的升降级。

3.1、ReplicaSet的资源清单文件 

apiVersion: apps/v1 # 版本号
kind: ReplicaSet # 类型       
metadata: # 元数据
  name: # rs名称 
  namespace: # 所属命名空间 
  labels: #标签
    controller: rs
spec: # 详情描述
  replicas: 3 # 副本数量
  selector: # 选择器，通过它指定该控制器管理哪些pod
    matchLabels:      # Labels匹配规则
      app: nginx-pod
    matchExpressions: # Expressions匹配规则
      - {key: app, operator: In, values: [nginx-pod]}
  template: # 模板，当副本数量不足时，会根据下面的模板创建pod副本
    metadata:
      labels:
        app: nginx-pod
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.17.1
        ports:
        - containerPort: 80

在这里面，需要新了解的配置项就是spec下面几个选项： 

1. replicas：指定副本数量，其实就是当前rs创建出来的pod的数量，默认为1
2. selector：选择器，它的作用是建立pod控制器和pod之间的关联关系，采用的Label Selector机制。在pod模板上定义label，在控制器上定义选择器，就可以表明当前控制器能管理哪些pod了。
3. template：模板，就是当前控制器创建pod所使用的模板，里面其实就是前一章学过的pod的定义

特点：

• 解决Pod独立生命周期，保持Pod启动顺序和唯一性
• 稳定，唯一的网络标识符，持久存储(例如: etcd 配置文件，节点地址发生变化，将无法使用)
• 有序，优雅的部署和扩展、删除和终止(例如: mysql 主从关系，先启动主，再启动从)
• 有序，滚动更新

应用场景: 数据库

3.2、有状态和无状态的区别

无状态：

1. deployment认为所有的pod都是一样的
2. 不用考虑顺序的要求
3. 不用考虑在哪个node节点上运行
4. 可以随意扩容和缩容

有状态：

1. 实例之间有差别，每个实例都有自己的独特性，元数据不同，例如etcd, zookeeper
2. 实例之间不对等的关系，以及依靠外部存储的应用。

3.3、常规service和无头服务区别

service：一组Pod访问策略，提供cluster-IP群集之间通讯，还提供负载均衡和服务发现。
Headless service无头服务， 不需要cluster-IP，直接绑定具体的Pod的IP（当Pod的IP地址是动态变化时，所以常用于绑定DNS访问）

①Cluster_ip

②NodePort：使用pod所在节点的IP和端口范围

③headless：直接使用pod 的ip暴露出去

④LoadBalancer：负载均衡（F5）

⑤hostport：直接使用宿主机的IP和端口范围

ps：k8s暴露服务的方式主要就3种：ingress loadbalancer（SLB/ALB k8s集群外的负载均衡器Ng、haproxy、KONG、traefil等等）service

3.4、案例

先创建DNS资源

# vim pod.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: dns-test
spec:
  containers:
  - name: busybox
    image: busybox:1.28.4
    args:
    - /bin/sh
    - -c
    - sleep 36000
  restartPolicy: Never
 
创建dns资源
# kubectl create -f pod.yaml
 
# kubectl get pods

 再用statefulset控制器类型 创建nginx pod资源，并创建无头服务资源

# vim sts.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx
  labels:
    app: nginx
spec:
  ports:
  - port: 80
    name: web
  clusterIP: None
  selector:
    app: nginx
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet  
metadata:
  name: nginx-statefulset  
  namespace: default
spec:
  serviceName: nginx  
  replicas: 3  
  selector:
    matchLabels:  
       app: nginx
  template:  
    metadata:
      labels:
        app: nginx  
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:latest  
        ports:
        - containerPort: 80  
 
# kubectl create -f sts.yaml 
有状态化创建的pod，是自动进行打标签进行区分
# kubectl get pods
 
# kubectl get pods,svc
 
验证DNS解析
# kubectl exec -it dns-test.sh
解析pod的唯一域名和自身的IP

小结

StatefulSet与Deployment区别：

StatefulSet创建的pod是有身份的！

身份三要素：

域名 nginx-statefulset-0.nginx
主机名 nginx-statefulset-0
存储 （PVC）

四、DaemonSet

特点：

在每一个Node上运行一个Pod
新加入的Node也同样会自动运行一个Pod

应用场景：Agent、监控

官方案例（监控）Daemonset

示例：

用DaemonSet 控制器类型创建nginx pod资源，没有指定副本replicats，它会根据node节点的个数创建，如果再新加一个node节点，也会给新node节点创建pod

[root@master demo]# vim daemonSet.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet 
metadata:
  name: nginx-deployment
  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
 

 vim daemonSet.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet 
metadata:
  name: nginx-deployment
  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

DaemonSet会在每个node节点都创建一个Pod

kubectl apply -f daemonSet.yaml
kubectl get pods

 

 五、Job

Job分为普通任务（Job）和定时任务（CronJob）

一次性执行

应用场景：离线数据处理，视频解码等业务

Jobs | Kubernetes  

示例：
重试次数默认是6次，修改为4次，当遇到异常时Never状态会重启，所以要设定次数。

[root@master demo]# vim job.yaml 

apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: pi
spec:
  template:
    spec:
      containers:
      - name: pi
        image: perl:5.34.0
        command: ["perl",  "-Mbignum=bpi", "-wle", "print bpi(2000)"]
      restartPolicy: Never
  backoffLimit: 4

在node节点下载perl镜像，因为镜像比较大所以提前下载好

 创建发布 

查看日志，看计算结果，结果输出到控制台 结果输出到控制台

 清除job资源

kubectl get job
kubectl delete -f job.yaml

 CronJob

1. 周期性任务，像Linux的Crontab一样。
2. 周期性任务
3. 应用场景：通知，备份

示例：

# vim cronjob.yaml
apiVersion: batch/v1beta1
kind: CronJob
metadata:
  name: hello
spec:
  schedule: "*/1 * * * *"
  jobTemplate:
    spec:
      template:
        spec:
          containers:
          - name: hello
            image: busybox
            args:
            - /bin/sh
            - -c
            - date; echo Hello from the Kubernetes cluster
          restartPolicy: OnFailure
 
busybox 是linux内核镜像
 
# kubectl create -f cronjob.yaml
# kubectl get cronjob
NAME    SCHEDULE      SUSPEND   ACTIVE   LAST SCHEDULE    AGE
hello      */1 * * * *         False         0         <none>          25s
# kubectl get pods
查看日志，内容输出到控制台
# kubectl logs hello-1581917340-dzxbj
Mon Feb 17 05:29:09 UTC 2020
Hello from the Kubernetes cluster
 
等待一分钟后又会再执行一次
# kubectl get pods
# kubectl logs hello-1581917400-nkb72
 
最后删除资源，不然第二天服务器宕机
# kubectl delete -f cronjob.yaml

 清除cronjob资源

kubectl delete -f cronjob.yaml