k8s 学习笔记之 Pod 控制器——ReplicaSet(RS)

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（主要使用）

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。

在 kubernetes 中，有很多类型的 pod 控制器，每种都有自己的适合的场景，常见的有下面这些：

• ReplicationController：比较原始的 pod 控制器，已经被废弃，由 ReplicaSet 替代
• ReplicaSet：保证副本数量一直维持在期望值，并支持 pod 数量扩缩容，镜像版本变更
• Deployment：通过控制 ReplicaSet 来控制 Pod，并支持滚动升级、回退版本
• 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（pod 少难以应付高负载会自动创建新的临时 pod，业务压力恢复正常后，临时 pod 会自动清除）
• 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
• 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
• Cronjob：它创建的 Pod 负责周期性任务控制，用于执行周期性任务
• StatefulSet：管理有状态应用

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。

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：

• 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

• 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

• template：模板，就是当前控制器创建 pod 所使用的模板板，里面其实就是前一章学过的 pod 的定义

创建ReplicaSet

创建 pc-replicaset.yaml 文件，内容如下：

apiVersion: apps/v1
kind: ReplicaSet   
metadata:
  name: pc-replicaset
  namespace: dev
spec:
  replicas: 3
  selector: 
    matchLabels:
      app: nginx-pod
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-pod
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.17.1

# 创建 rs
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pc-replicaset.yaml
replicaset.apps/pc-replicaset created

# 查看 rs
# DESIRED：期望副本数量  
# CURRENT：当前副本数量  
# READY：已经准备好提供服务的副本数量
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get rs pc-replicaset -n dev -o wide
NAME          DESIRED   CURRENT READY AGE   CONTAINERS   IMAGES             SELECTOR
pc-replicaset 3         3       3     22s   nginx        nginx:1.17.1       app=nginx-pod

# 查看当前控制器创建出来的 pod
# 这里发现控制器创建出来的 pod 的名称是在控制器名称后面拼接了 -xxxxx 随机码
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pod -n dev
NAME                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pc-replicaset-6vmvt   1/1     Running   0          54s
pc-replicaset-fmb8f   1/1     Running   0          54s
pc-replicaset-snrk2   1/1     Running   0          54s

扩缩容

# 编辑 rs 的副本数量，修改 spec:replicas: 6 即可
[root@k8s-master01 ~]# kubectl edit rs pc-replicaset -n dev
replicaset.apps/pc-replicaset edited

# 查看 pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev
NAME                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pc-replicaset-6vmvt   1/1     Running   0          114m
pc-replicaset-cftnp   1/1     Running   0          10s
pc-replicaset-fjlm6   1/1     Running   0          10s
pc-replicaset-fmb8f   1/1     Running   0          114m
pc-replicaset-s2whj   1/1     Running   0          10s
pc-replicaset-snrk2   1/1     Running   0          114m

# 当然也可以直接使用命令实现
# 使用`scale`命令实现扩缩容， 后面 --replicas=n 直接指定目标数量即可
[root@k8s-master01 ~]# kubectl scale rs pc-replicaset --replicas=2 -n dev
replicaset.apps/pc-replicaset scaled

# 命令运行完毕，立即查看，发现已经有4个开始准备退出了
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev
NAME                       READY   STATUS        RESTARTS   AGE
pc-replicaset-6vmvt   0/1     Terminating   0          118m
pc-replicaset-cftnp   0/1     Terminating   0          4m17s
pc-replicaset-fjlm6   0/1     Terminating   0          4m17s
pc-replicaset-fmb8f   1/1     Running       0          118m
pc-replicaset-s2whj   0/1     Terminating   0          4m17s
pc-replicaset-snrk2   1/1     Running       0          118m

#稍等片刻，就只剩下2个了
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev
NAME                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pc-replicaset-fmb8f   1/1     Running   0          119m
pc-replicaset-snrk2   1/1     Running   0          119m

镜像升级

# 编辑 rs 的容器镜像里面的配置为 `- image: nginx:1.17.2`
[root@k8s-master01 ~]# kubectl edit rs pc-replicaset -n dev
replicaset.apps/pc-replicaset edited

# 再次查看，发现镜像版本已经变更了
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get rs -n dev -o wide
NAME                DESIRED  CURRENT   READY   AGE    CONTAINERS   IMAGES        ...
pc-replicaset       2        2         2       140m   nginx         nginx:1.17.2  ...

# 同样的道理，也可以使用命令完成这个工作
# kubectl set image rs rs名称 容器名字=镜像版本 -n namespace
[root@k8s-master01 ~]# kubectl set image rs pc-replicaset nginx=nginx:1.17.1  -n dev
replicaset.apps/pc-replicaset image updated

# 再次查看，发现镜像版本已经变更了
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get rs -n dev -o wide
NAME                 DESIRED  CURRENT   READY   AGE    CONTAINERS   IMAGES            ...
pc-replicaset        2        2         2       145m   nginx        nginx:1.17.1 ... 

删除 ReplicaSet

# 使用 kubectl delete命令 会删除此 RS 以及它管理的 Pod
# 在 kubernetes 删除 RS 前，会将 RS 的 replicasclear 调整为0，等待所有的 Pod 被删除后，再执行 RS 对象的删除
[root@k8s-master01 ~]# kubectl delete rs pc-replicaset -n dev
replicaset.apps "pc-replicaset" deleted
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pod -n dev -o wide
No resources found in dev namespace.

# 如果希望仅仅删除 RS 对象（保留 Pod），可以使用 kubectl delete 命令时添加`--cascade=false`选项——设置级联为 false（不推荐）。
[root@k8s-master01 ~]# kubectl delete rs pc-replicaset -n dev --cascade=false
replicaset.apps "pc-replicaset" deleted
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev
NAME                  READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pc-replicaset-cl82j   1/1     Running   0          75s
pc-replicaset-dslhb   1/1     Running   0          75s

# 也可以使用 yaml 直接删除(推荐)
[root@k8s-master01 ~]# kubectl delete -f pc-replicaset.yaml
replicaset.apps "pc-replicaset" deleted