kubernetes系列07—Pod控制器详解

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1、pod控制器

1.1 介绍

　　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。

 

1.2 pod控制器有多种类型

•  replicationcontroller（rc）：rc保证了在所有时间内，都有特定数量的pod副本正在运行，如果太多了，rc就杀死几个，如果太少了，rc会新建几个
•  replicaset（rs）：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。
•  deployment（重要）：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
•  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

本文主要讲解replicaset、deployment、daemonset 三中类型的pod控制器。

 

2、replicaset

2.1 认识replicaset

（1）什么是replicaset？

　　replicaset是下一代复本控制器，是replication controller（rc）的升级版本。replicaset和 replication controller之间的唯一区别是对选择器的支持。replicaset支持labels user guide中描述的set-based选择器要求， 而replication controller仅支持equality-based的选择器要求。

 

（2）如何使用replicaset

　　大多数kubectl 支持replication controller 命令的也支持replicasets。rolling-update命令除外，如果要使用rolling-update，请使用deployments来实现。

　　虽然replicasets可以独立使用，但它主要被 deployments用作pod 机制的创建、删除和更新。当使用deployment时，你不必担心创建pod的replicasets，因为可以通过deployment实现管理replicasets。

 

（3）何时使用replicaset？

　　replicaset能确保运行指定数量的pod。然而，deployment 是一个更高层次的概念，它能管理replicasets，并提供对pod的更新等功能。因此，我们建议你使用deployment来管理replicasets，除非你需要自定义更新编排。

　　这意味着你可能永远不需要操作replicaset对象，而是使用deployment替代管理 。后续讲解deployment会详细描述。

 

2.2 replicaset定义资源清单几个字段

•  apiversion： app/v1  版本
•  kind： replicaset  类型
•  metadata  元数据
•  spec  期望状态
  •  minreadyseconds：应为新创建的pod准备好的最小秒数
  •  replicas：副本数； 默认为1
  •  selector：标签选择器
  •  template：模板（必要的）
    •  metadata：模板中的元数据
    •  spec：模板中的期望状态
•  status  当前状态

 

2.3 演示：创建一个简单的replicaset

（1）编写yaml文件，并创建启动

简单创建一个replicaset：启动2个pod

[root@master manifests]# vim rs-damo.yaml
apiversion: apps/v1
kind: replicaset
metadata:
  name: myapp
  namespace: default
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchlabels:
      app: myapp
      release: canary
  template:
    metadata:
      name: myapp-pod
      labels:
        app: myapp
        release: canary
        environment: qa
    spec:
      containers:
      - name: myapp-container
        image: ikubernetes/myapp:v1
        ports:
        - name: http
          containerport: 80
[root@master manifests]# kubectl create -f rs-damo.yaml 
replicaset.apps/myapp created

　　

（2）查询验证

---查询replicaset(rs)信息
[root@master manifests]# kubectl get rs
name      desired   current   ready     age
myapp     2         2         2         23s
---查询pod信息
[root@master manifests]# kubectl get pods
name          ready     status    restarts   age
myapp-r4ss4   1/1       running   0          25s
myapp-zjc5l   1/1       running   0          26s
---查询pod详细信息；模板中的label都生效了
[root@master manifests]# kubectl describe pod myapp-r4ss4
name:               myapp-r4ss4
namespace:          default
priority:           0
priorityclassname:  <none>
node:               node2/192.168.130.105
start time:         thu, 06 sep 2018 14:57:23 +0800
labels:             app=myapp
                    environment=qa
                    release=canary
... ...
---验证服务
[root@master manifests]# curl 10.244.2.13
hello myapp | version: v1 | <a href="hostname.html">pod name</a>

　　

（3）生成pod原则：“多退少补”

① 删除pod，会立即重新构建，生成新的pod

[root@master manifests]# kubectl delete pods myapp-zjc5l
pod "myapp-k4j6h" deleted
[root@master ~]# kubectl get pods
name          ready     status    restarts   age
myapp-r4ss4   1/1       running   0          33s
myapp-mdjvh   1/1       running   0          10s

② 若另一个pod，不小心符合了rs的标签选择器，就会随机干掉一个此标签的pod

---随便启动一个pod
[root@master manifests]# kubectl get pods --show-labels
name          ready     status    restarts   age       labels
myapp-hxgbh   1/1       running   0          7m        app=myapp,environment=qa,release=canary
myapp-mdjvh   1/1       running   0          6m        app=myapp,environment=qa,release=canary
pod-test      1/1       running   0          13s       app=myapp,tier=frontend
---将pod-test打上release=canary标签
[root@master manifests]# kubectl label pods pod-test release=canary
pod/pod-test labeled
---随机停掉一个pod
[root@master manifests]# kubectl get pods --show-labels
name          ready     status        restarts   age       labels
myapp-hxgbh   1/1       running       0          8m        app=myapp,environment=qa,release=canary
myapp-mdjvh   1/1       running       0          7m        app=myapp,environment=qa,release=canary
pod-test      0/1       terminating   0          1m        app=myapp,release=canary,tier=frontend

　　

2.4 replicaset动态扩容/缩容

（1）使用edit 修改rs 配置，将副本数改为5；即可实现动态扩容

[root@master manifests]# kubectl edit rs myapp
... ...
spec:
  replicas: 5
... ...
replicaset.extensions/myapp edited

 

（2）验证

[root@master manifests]# kubectl get pods
name          ready     status    restarts   age
client        0/1       error     0          1d
myapp-bck7l   1/1       running   0          16s
myapp-h8cqr   1/1       running   0          16s
myapp-hfb72   1/1       running   0          6m
myapp-r4ss4   1/1       running   0          9m
myapp-vvpgf   1/1       running   0          16s

　　

2.5 replicaset在线升级版本

（1）使用edit 修改rs 配置，将容器的镜像改为v2版；即可实现在线升级版本

[root@master manifests]# kubectl edit rs myapp
... ...
    spec:
      containers:
      - image: ikubernetes/myapp:v2
... ...
replicaset.extensions/myapp edited

　　

（2）查询rs，已经完成修改

[root@master manifests]# kubectl get rs -o wide
name      desired   current   ready     age       containers        images                 selector
myapp     5         5         5         11m       myapp-container   ikubernetes/myapp:v2   app=myapp,release=canary

　　

（3）但是，修改完并没有升级

需删除pod，再自动生成新的pod时，就会升级成功；

即可以实现灰度发布：删除一个，会自动启动一个版本升级成功的pod

---访问没有删除pod的服务，显示是v1版
[root@master manifests]# curl 10.244.2.15
hello myapp | version: v1 | <a href="hostname.html">pod name</a>
---删除一个pod，访问新生成pod的服务，版本升级为v2版
[root@master manifests]# kubectl delete pod myapp-bck7l
pod "myapp-bck7l" deleted
[root@master ~]# kubectl get pods -o wide
name          ready     status    restarts   age       ip            node
myapp-hxgbh   1/1       running   0          20m       10.244.1.17   node1
[root@master manifests]# curl 10.244.1.17
hello myapp | version: v2 | <a href="hostname.html">pod name</a>

　　

3、deployment

3.1 deployment简述

（1）介绍

　　deployment 为 pod和replica set 提供了一个声明式定义(declarative)方法，用来替代以前的replicationcontroller来方便的管理应用

　　你只需要在 deployment 中描述您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。您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。

　　注意：您不该手动管理由 deployment 创建的 replica set，否则您就篡越了 deployment controller 的职责！

 

（2）典型的应用场景包括

•  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。
•  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。
•  滚动升级和回滚应用：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。
•  扩容和缩容：扩容deployment以满足更高的负载。
•  暂停和继续deployment：暂停deployment来应用podtemplatespec的多个修复，然后恢复上线。
•  根据deployment 的状态判断上线是否hang住了。
•  清除旧的不必要的 replicaset。

 

3.2 deployment定义资源清单几个字段

•  apiversion： app/v1  版本
•  kind： deployment  类型
•  metadata  元数据
•  spec  期望状态
  •  --------------replicaset 也有的选项---------------
  •  minreadyseconds：应为新创建的pod准备好的最小秒数
  •  replicas：副本数； 默认为1
  •  selector：标签选择器
  •  template：模板（必须的）
    •  metadata：模板中的元数据
    •  spec：模板中的期望状态
  •  --------------deployment 独有的选项---------------
  •  strategy：更新策略；用于将现有pod替换为新pod的部署策略
    •  recreate：重新创建
    •  rollingupdate：滚动更新
      •  maxsurge：可以在所需数量的pod之上安排的最大pod数；例如：5、10%
      •  maxunavailable：更新期间可用的最大pod数；
  •  revisionhistorylimit：要保留以允许回滚的旧replicaset的数量，默认10
  •  paused：表示部署已暂停，部署控制器不处理部署
  •  progressdeadlineseconds：在执行此操作之前部署的最长时间被认为是失败的
•  status  当前状态

 

3.3 演示：创建一个简单的deployment

（1）创建一个简单的replicaset，启动2个pod

[root@master manifests]# vim deploy-damo.yaml 
apiversion: apps/v1
kind: deployment
metadata:
  name: myapp-deploy
  namespace: default
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchlabels:
      app: myapp
      release: canary
  template:
    metadata:
      labels:
        app: myapp
        release: canary
    spec:
      containers:
      - name: myapp
        image: ikubernetes/myapp:v1
        ports:
        - name: http
          containerport: 80
[root@master manifests]# kubectl apply -f deploy-damo.yaml
deployment.apps/myapp-deploy configured

注：apply 声明式创建启动；和create差不多；但是可以对一个文件重复操作；create不可以。

 

（2）查询验证

---查询deployment信息
[root@master manifests]# kubectl get deploy
name           desired   current   up-to-date   available   age
myapp-deploy   2         2         2            2           14s
---查询replicaset信息；deployment会先生成replicaset
[root@master manifests]# kubectl get rs
name                      desired   current   ready     age
myapp-deploy-69b47bc96d   2         2         2         28s
---查询pod信息；replicaset会再创建pod
[root@master manifests]# kubectl get pods
name                            ready     status    restarts   age
myapp-deploy-69b47bc96d-bm8zc   1/1       running   0          18s
myapp-deploy-69b47bc96d-pjr5v   1/1       running   0          18s

　　

3.4 deployment动态扩容/缩容

有2中方法实现

（1）方法1：直接修改yaml文件，将副本数改为3

[root@master manifests]# vim deploy-damo.yaml
... ...
spec:
  replicas: 3
... ...
[root@master manifests]# kubectl apply -f deploy-damo.yaml
deployment.apps/myapp-deploy configured

查询验证成功：有3个pod

[root@master manifests]# kubectl get pods
name                            ready     status    restarts   age
myapp-deploy-69b47bc96d-bcdnq   1/1       running   0          25s
myapp-deploy-69b47bc96d-bm8zc   1/1       running   0          2m
myapp-deploy-69b47bc96d-pjr5v   1/1       running   0          2m

　　

（2）通过patch命令打补丁命令扩容

与方法1的区别：不需修改yaml文件；平常测试时使用方便；

但列表格式复杂，极容易出错

[root@master manifests]# kubectl patch deployment myapp-deploy -p '{"spec":{"replicas":5}}'
deployment.extensions/myapp-deploy patched

查询验证成功：有5个pod

[root@master ~]# kubectl get pods
name                            ready     status    restarts   age
myapp-deploy-67f6f6b4dc-2756p   1/1       running   0          26s
myapp-deploy-67f6f6b4dc-2lkwr   1/1       running   0          26s
myapp-deploy-67f6f6b4dc-knttd   1/1       running   0          21m
myapp-deploy-67f6f6b4dc-ms7t2   1/1       running   0          21m
myapp-deploy-67f6f6b4dc-vl2th   1/1       running   0          21m

　　

3.5 deployment在线升级版本

（1）直接修改deploy-damo.yaml

[root@master manifests]# vim deploy-damo.yaml
... ...
    spec:
      containers:
      - name: myapp
        image: ikubernetes/myapp:v2
... ...

　　

（2）可以动态监控版本升级

[root@master ~]# kubectl get pods -w

发现是滚动升级，先停一个，再开启一个新的（升级）；再依次听一个...

 

（3）验证：访问服务，版本升级成功

[root@master ~]# kubectl get pods -o wide
name                            ready     status    restarts   age       ip            node
myapp-deploy-67f6f6b4dc-6lv66   1/1       running   0          2m        10.244.1.75   node1
[root@master ~]# curl 10.244.1.75
hello myapp | version: v2 | <a href="hostname.html">pod name</a>

　　

3.6 deployment修改版本更新策略

（1）方法1：修改yaml文件

[root@master manifests]# vim deploy-damo.yaml
... ...
  strategy:
    rollingupdate:
      maxsurge: 1  #每次更新一个pod
      maxunavailable: 0  #最大不可用pod为0
... ...

　　

（2）打补丁：修改更新策略

[root@master manifests]# kubectl patch deployment myapp-deploy -p '{"spec":{"strategy":{"rollingupdate":{"maxsurge":1,"maxunavailable":0}}}}'
deployment.extensions/myapp-deploy patched

　　

（3）验证：查询详细信息

[root@master manifests]# kubectl describe deployment myapp-deploy
... ...
rollingupdatestrategy:  0 max unavailable, 1 max surge
... ...

　　

（4）升级到v3版

① 金丝雀发布：先更新一个pod，然后立即暂停，等版本运行没问题了，再继续发布

[root@master manifests]# kubectl set image deployment myapp-deploy myapp=ikubernetes/myapp:v3 && kubectl rollout pause deployment myapp-deploy
deployment.extensions/myapp-deploy image updated  #一个pod更新成功
deployment.extensions/myapp-deploy paused  #暂停更新

② 等版本运行没问题了，解除暂停，继续发布更新

[root@master manifests]# kubectl rollout resume deployment myapp-deploy
deployment.extensions/myapp-deploy resumed

③ 中间可以一直监控过程

[root@master ~]# kubectl rollout status deployment myapp-deploy  #输出版本更新信息
waiting for deployment "myapp-deploy" rollout to finish: 1 out of 5 new replicas have been updated...
waiting for deployment spec update to be observed...
waiting for deployment spec update to be observed...
waiting for deployment "myapp-deploy" rollout to finish: 1 out of 5 new replicas have been updated...
waiting for deployment "myapp-deploy" rollout to finish: 1 out of 5 new replicas have been updated...
waiting for deployment "myapp-deploy" rollout to finish: 2 out of 5 new replicas have been updated...
waiting for deployment "myapp-deploy" rollout to finish: 2 out of 5 new replicas have been updated...
---也可以使用get查询pod 更新过程
[root@master ~]# kubectl get pods -w

④ 验证：随便访问一个pod的服务，版本升级成功

[root@master ~]# kubectl get pods -o wide
name                            ready     status    restarts   age       ip            node
myapp-deploy-6bdcd6755d-2bnsl   1/1       running   0          1m        10.244.1.77   node1
[root@master ~]# curl 10.244.1.77
hello myapp | version: v3 | <a href="hostname.html">pod name</a>

　　

3.7 deployment版本回滚

（1）命令

查询版本变更历史

$ kubectl rollout history deployment deployment_name

undo回滚版本；--to-revision=  回滚到第几版本

$ kubectl rollout undo deployment deployment_name --to-revision=n

 

（2）演示

---查询版本变更历史
[root@master manifests]# kubectl rollout history deployment myapp-deploy
deployments "myapp-deploy"
revision  change-cause
1         <none>
2         <none>
3         <none>
---回滚到第1版本
[root@master manifests]# kubectl rollout undo deployment myapp-deploy --to-revision=1
deployment.extensions/myapp-deploy
[root@master manifests]# kubectl rollout history deployment myapp-deploy
deployments "myapp-deploy"
revision  change-cause
2         <none>
3         <none>
4         <none>

　　

（3）查询验证，已经回到v1版了

[root@master manifests]# kubectl get rs -o wide
name                      desired   current   ready     age       containers   images                 selector
myapp-deploy-67f6f6b4dc   0         0         0         18h       myapp        ikubernetes/myapp:v2   app=myapp,pod-template-hash=2392926087,release=canary
myapp-deploy-69b47bc96d   5         5         5         18h       myapp        ikubernetes/myapp:v1   app=myapp,pod-template-hash=2560367528,release=canary
myapp-deploy-6bdcd6755d   0         0         0         10m       myapp        ikubernetes/myapp:v3   app=myapp,pod-template-hash=2687823118,release=canary

　　

4、daemonset

4.1 daemonset简述

（1）介绍

　　daemonset保证在每个node上都运行一个容器副本，常用来部署一些集群的日志、监控或者其他系统管理应用

 

（2）典型的应用包括

•  日志收集，比如fluentd，logstash等
•  系统监控，比如prometheus node exporter，collectd，new relic agent，ganglia gmond等
•  系统程序，比如kube-proxy, kube-dns, glusterd, ceph等

 

4.2 daemonset定义资源清单几个字段

•  apiversion： app/v1  版本
•  kind： daemonset  类型
•  metadata  元数据
•  spec  期望状态
  •  --------------replicaset 也有的选项---------------
  •  minreadyseconds：应为新创建的pod准备好的最小秒数
  •  selector：标签选择器
  •  template：模板（必须的）
    •  metadata：模板中的元数据
    •  spec：模板中的期望状态
  •  --------------daemonset 独有的选项---------------
  •  revisionhistorylimit：要保留以允许回滚的旧replicaset的数量，默认10
  •  updatestrategy：用新pod替换现有daemonset pod的更新策略
•  status  当前状态

 

4.3 演示：创建一个简单的daemonset

（1）创建并创建一个简单的daemonset，启动pod，只后台运行filebeat手机日志服务

[root@master manifests]# vim ds-demo.yaml
apiversion: apps/v1
kind: daemonset
metadata:
  name: filebeat-ds
  namespace: default
spec:
  selector:
    matchlabels:
      app: filebeat
      release: stable
  template:
    metadata:
      labels:
        app: filebeat
        release: stable
    spec:
      containers:
      - name: filebeat
        image: ikubernetes/filebeat:5.6.5-alpine
        env:
        - name: redis_host
          value: redis.default.svc.cluster.local
        - name: redis_log_level
          value: info
[root@master manifests]# kubectl apply -f ds-demo.yaml
daemonset.apps/myapp-ds created

　　

（2）查询验证

[root@master ~]# kubectl get ds
name          desired   current   ready     up-to-date   available   node selector   age
filebeat-ds   2         2         2         2            2           <none>          6m
[root@master ~]# kubectl get pods
name                     ready     status    restarts   age
filebeat-ds-r25hh        1/1       running   0          4m
filebeat-ds-vvntb        1/1       running   0          4m
[root@master ~]# kubectl exec -it filebeat-ds-r25hh -- /bin/sh
/ # ps aux
pid   user     time   command
    1 root       0:00 /usr/local/bin/filebeat -e -c /etc/filebeat/filebeat.yml

　　

4.4 daemonset动态版本升级

（1）使用kubectl set image 命令更新pod的镜像；实现版本升级

[root@master ~]# kubectl set image daemonsets filebeat-ds filebeat=ikubernetes/filebeat:5.6.6-alpine
daemonset.extensions/filebeat-ds image updated

 

（2）验证，升级成功

[root@master ~]# kubectl get ds -o wide
name          desired   current   ready     up-to-date   available   node selector   age       containers   images                              selector
filebeat-ds   2         2         2         2            2           <none>          7m        filebeat     ikubernetes/filebeat:5.6.6-alpine   app=filebeat,release=stable