kubernetes核心概念 controller 介绍(上)

kubernetes核心概念 Controller

一、pod控制器controller

1.1 Controller作用及分类

controller用于控制pod

控制器主要分为:

• Deployments:Deployment是管理应用副本的API对象。管理员只需要在Deployment中描述期望的状态，Deployment就能根据一定的策略将ReplicaSet与Pod更新到管理员预期的状态。Deployment提供了运行Pod的能力，并且为Pod提供滚动升级、伸缩、副本等功能，一般用于运行无状态的应用
• ReplicaSet :副本集,控制pod扩容,裁减
• StatefulSets:StatefulSet用来管理一组Pod集合的部署和扩缩容，并为这些Pod提供持久化存储和持久化标识符。与Deployment不同的是，StatefulSet为每个Pod维护了一个固定的ID。这些Pod是基于相同的模板来创建的，但是不能相互替换，无论怎么调度，每个Pod都有一个固定的ID比如部署mysql，kafka等
• DaemonSet:DaemonSet确保全部Node上运行一个Pod的副本。当有Node加入集群时，会自动为它们新增一个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
• Jobs:Job负责批量处理短暂的一次性任务，即仅执行一次的任务，它保证批处理任务的一个或多个Pod成功结束。
• Cronjob:CronJob负责周期性的处理任务，根据Cron表达式定时执行Job。

1.2 Deployment

1.2.1 Replicaset控制器的功能

• 支持新的基于集合的selector(以前的rc里没有这种功能)
• 通过改变Pod副本数量实现Pod的扩容和缩容

1.2.2 Deployment控制器的功能

• Deployment集成了上线部署、滚动升级、创建副本、回滚等功能
• Deployment里包含并使用了ReplicaSet

1.2.3 Deployment用于部署无状态应用

1.2.4 创建deployment类型应用

1, 准备YAML文件

[root@k8s-master1 ~]# vim deployment-nginx.yml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: deploy-nginx                    # deployment名
spec:                           
  replicas: 1                                   # 副本集,deployment,pod的个数里使用了replicaset
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx                                # 匹配的pod标签,表示deployment和rs控制器控制带有此标签的pod
  template:                                         # 代表pod的配置模板
    metadata:
      labels:
        app: nginx                              # pod的标签
    spec:
      nodeName: k8s-worker01                    # 调度到k8s-worker1节点
      containers:                               # 以下为pod里的容器定义
      - name: nginx
        image: nginx:1.19.6
        imagePullPolicy: IfNotPresent          #先使用本地镜像，在下载镜像
        ports:
        - containerPort: 80
        resources:                            #内存限制
          limits:
            memory: "200Mi"                   
          requests:
            memory: "100Mi"
        livenessProbe:
          httpGet:                          # 使用httpGet方式
            port: http                      # http协议,也可以直接写80端口
            path: /index.html               # 探测家目录下的index.html
          initialDelaySeconds: 3            # 延迟3秒开始探测
          periodSeconds: 5                  # 每隔5s钟探测一次

2, 应用YAML文件创建deployment

[root@k8s-master1 ~]# kubectl apply -f deployment-nginx.yml
deployment.apps/deploy-nginx created

3, 查看验证

[root@k8s-master1 ~]# kubectl get deployment				# deployment可简写成depoly
NAME           READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
deploy-nginx   1/1     1            1           2m3s

[root@k8s-master1 ~]# kubectl get pods
NAME                            READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP               NODE           NOMINATED NODE   READINESS GATES
deploy-nginx-7f64bfc548-wdqs9   1/1     Running   0          91s   192.168.79.101   k8s-worker01   <none>           <none>

[root@k8s-master1 ~]# kubectl get rs				
NAME                      DESIRED   CURRENT   READY   AGE
deploy-nginx-7f64bfc548   1         1         1       3m38s

[root@k8s-master1 ~]# kubectl get pods -o wide
NAME                            READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP               NODE           NOMINATED NODE   READINESS GATES
deploy-nginx-7f64bfc548-wdqs9   1/1     Running   0          7m33s   192.168.79.101   k8s-worker01   <none>           <none>

1, 删除pod（**注意: 是删除deployment中的pod**）

~~~powershell
[root@k8s-master01 pod]# kubectl delete pods deploy-nginx-7f64bfc548-wdqs9
pod "deploy-nginx-7f64bfc548-wdqs9" deleted

也就是说**pod的IP不是固定的,IP地址也会变化

既然IP地址不是固定的,所以需要一个固定的访问endpoint给用户,那么这种方式就是service.

1.2.7 pod版本升级

1, 升级前验证nginx版本

[root@k8s-master01 pod]# kubectl describe pods deploy-nginx-7f64bfc548-sm7q7 | grep Image
Image: nginx:1.19.6
Image ID: docker-pullable://nginx@sha256:8e10956422503824ebb599f37c26a90fe70541942687f70bbdb744530fc9eba4

2, 升级为1.20.2版

kubectl set image deployment deploy-nginx nginx=nginx:1.20.2
deployment.apps/deploy-nginx image updated

说明:

• deployment deploy-nginx代表名为deploy-nginx的deployment

可通过下面命令查看是否已经成功

[root@k8s-master01 pod]# kubectl describe pods deploy-nginx-6f7d7cb688-zltbf | grep Image
Image: nginx:1.20.2
Image ID: docker-pullable://nginx@sha256:8e10956422503824ebb599f37c26a90fe70541942687f70bbdb744530fc9eba4

验证 pod
[root@k8s-master01 pod]# kubectl get pods
NAME                            READY   STATUS    RESTARTS   AGE
deploy-nginx-6f7d7cb688-zltbf   1/1     Running   0          2m18s

验证版本

root@k8s-master01 pod]# kubectl describe pods deploy-nginx-6f7d7cb688-zltbf | grep Image
    Image:          nginx:1.20.2
    Image ID:       docker-pullable://nginx@sha256:8e10956422503824ebb599f37c26a90fe70541942687f70bbdb744530fc9eba4
    
2, 定义要回退的版本
~~~powershell
[root@k8s-master1 ~]# kubectl rollout history deployment deploy-nginx --revision=1


3, 执行回退

~~~powershell
[root@k8s-master1 ~]# kubectl rollout undo deployment deploy-nginx --to-revision=1
deployment.apps/deploy-nginx rolled back

4, 验证

[root@k8s-master01 pod]# kubectl describe pods deploy-nginx-7f64bfc548-bpt68 | grep Image
Image: nginx:1.19.6
Image ID: docker-pullable://nginx@sha256:8e10956422503824ebb599f37c26a90fe70541942687f70bbdb744530fc9eba4

### 1.2.9 副本扩容

1, 扩容为2个副本

~~~powershell
[root@k8s-master1 ~]# kubectl scale deployment deploy-nginx --replicas=2
deployment.apps/deploy-nginx scaled

2, 查看

[root@k8s-master01 pod]# kubectl get pods
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
deploy-nginx-7f64bfc548-542h2 1/1 Running 0 3s
deploy-nginx-7f64bfc548-bpt68 1/1 Running 0 85s

1.2.10 副本裁减

1, 指定副本数为1进行裁减

[root@k8s-master1 ~]# kubectl scale deployment deploy-nginx --replicas=1
deployment.apps/deploy-nginx scaled

2, 查看验证

[root@k8s-master01 pod]# kubectl get pods -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
deploy-nginx-7f64bfc548-bpt68 1/1 Running 0 2m20s 192.168.79.104 k8s-worker01

1.2.12 删除deployment

如果使用 kubectl delete deployment deploy-nginx 命令删除deployment,那么里面的pod也会被自动删除

二、pod控制器Controller进阶

2.1 DaemonSet

2.1.1 DaemonSet介绍

DaemonSet是Kubernetes中的一种控制器对象，它的主要作用是在Kubernetes集群的每个节点上运行一个Pod的副本。这意味着，当DaemonSet被创建时，系统会自动调度Pod到所有符合条件的节点上，确保每个节点上都有且仅有一个该Pod的实例。
DaemonSet在Kubernetes中有着广泛的应用场景，例如部署网络插件的Agent组件、存储插件的Agent组件、监控组件和日志组件等。这些组件都需要在每个节点上运行，以处理节点上的容器网络、挂载远程存储目录、操作容器的Volume目录、收集监控信息和日志等任务。
DaemonSet的特性
1.每个节点运行一个实例：DaemonSet会在集群的每个节点上自动创建一个Pod的副本，并确保每个节点上都有一个Pod在运行。这种特性使得DaemonSet特别适合用于部署需要在每个节点上运行的守护进程应用程序。
2.节点生命周期绑定：当新的节点加入到Kubernetes集群时，DaemonSet会自动在该节点上运行所需的Pod副本。相反，当节点从集群中移除或被标记为不可调度时，DaemonSet会移除或清理与之关联的Pod。
3.节点选择性部署：DaemonSet支持使用NodeSelector、NodeAffinity等机制来精细控制Pod在哪些节点上运行。这使得用户可以根据需要，将Pod部署在具有特定标签的节点上

2.1.2 DaemonSet应用案例

1, 编写YAML文件

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:1.19.6
imagePullPolicy: IfNotPresent
3, 验证

[root@k8s-master01 pod]# kubectl get daemonset -o wide
NAME              DESIRED   CURRENT   READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   NODE SELECTOR   AGE   CONTAINERS   IMAGES         SELECTOR
nginx-daemonset   3         3         2       3            2           <none>          92s   nginx        nginx:1.19.6   app=nginx

~~~powershell
[root@k8s-master01 pod]# kubectl get pods -o wide
NAME                    READY   STATUS             RESTARTS   AGE    IP               NODE           NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx-daemonset-cmxdt   1/1     Running            0          114s   192.168.79.111   k8s-worker01   <none>           <none>
nginx-daemonset-pbd6s   1/1     Running            0          114s   192.168.32.157   k8s-master01   <none>           <none>
nginx-daemonset-wkf68   0/1     ImagePullBackOff   0          114s   192.168.69.230   k8s-worker02   <none>           <none>
k8s集群中每个节点都会运行一个pod

2.2 Job

2.2.1 Job介绍

• 对于非耐久性任务，比如压缩文件，任务完成后，pod需要结束运行，不需要pod继续保持在系统中，这个时候就要用到Job。
• Job负责批量处理短暂的一次性任务 (short lived one-off tasks)，即仅执行一次的任务，它保证批处理任务的一个或多个Pod成功结束。
  特点：

创建Pod运行特定任务，确保任务运行完成
任务运行期间节点异常时会自动重新创建Pod
支持并发创建Pod任务数和指定任务数

1, 编写YAML文件

[root@master ~]# vim job.yml
apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: example-job
spec:
  template:
    metadata:
      name: example-job-pod
    spec:
      containers:
      - name: c
        image: busybox
        command: ['sh', '-c', 'echo Hello Kubernetes! && sleep 30']
      restartPolicy: OnFailure  失败后重启

2, 应用YAML文件创建job

[root@master ~]# kubectl apply -f job.yml
job.batch/example-job created

3, 验证

[root@k8s-master1 ~]# kubectl get jobs
NAME   COMPLETIONS   DURATION   AGE
example-job    1/1           11s        18s

[root@k8s-master1 ~]# kubectl get pods
NAME                         READY   STATUS             RESTARTS   AGE
example-job-tjq9b                     0/1     Completed          0         27s

Completed状态,也不再是ready状态

2.3 CronJob

2.3.1 CronJob介绍

在 k8s 中，CronJob 是一种用于定期执行任务的资源对象。它基于 Cron 表达式，允许您在指定的时间间隔内自动运行容器化的任务
CronJob 特点
在现代的云原生应用中，定时任务是一个非常重要的组成部分。k8s 提供了一种称为 CronJob 的机制，可以让我们方便地定义和管理定时任务。
CronJob 管理基于时间的 job，即：
在给定时间点只运行一次
周期性地在给定时间点运行
一个 CronJob 对象类似于 crontab（cron table）文件中的一行。它根据指定的预定计划周期性地运行一个 Job，格式可以参考 cron。
典型的用法如下所示：
在给定的时间点调度 Job 运行
创建周期性运行的 Job，例如：数据库备份、发送邮件

2.3.2 CronJob应用案例

1, 编写YAML文件

[root@k8s-master1 ~]# vim cronjob.yml
apiVersion: batch/v1beta1
kind: CronJob
metadata:
  name: cronjob1
spec:
  schedule: "* * * * *"                 # 分时日月周
  jobTemplate:
    spec:
      template:
        spec:
          containers:
          - name: hello
            image: busybox
            args:
            - /bin/sh
            - -c
            - date; echo hello kubernetes
            imagePullPolicy: IfNotPresent
          restartPolicy: OnFailure

2, 应用YAML文件创建cronjob

[root@k8s-master1 ~]# kubectl apply -f cronjob.yml
cronjob.batch/cronjob1 created

3, 查看验证

[root@k8s-master1 ~]# kubectl get cronjob
NAME       SCHEDULE    SUSPEND   ACTIVE   LAST SCHEDULE   AGE
cronjob1   * * * * *   False     0        <none>          21s

[root@k8s-master1 ~]# kubectl get pods
NAME                         READY   STATUS             RESTARTS   AGE
cronjob-1564993080-qlbgv     0/1     Completed          0          2m10s
cronjob-1564993140-zbv7f     0/1     Completed          0          70s
cronjob-1564993200-gx5xz     0/1     Completed          0          10s

看AGE时间,每分钟整点执行一次