Pod控制器详解

一、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。

二、pod控制器的种类

  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

三、各种控制器详解

核心:学习pod控制器主要就是学习yml文件的资源清单

1、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。
在这里插入图片描述

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podmatchLabels:      # Labels匹配规则app: nginx-podmatchExpressions: # 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-podspec:containers:- name: nginximage: nginx:1.17.1ports:- containerPort: 80

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的样本pc-replicaset.yaml文件,内容如下:

apiVersion: apps/v1 #版本号,一般都是选择这个
kind: ReplicaSet    # pod控制器
metadata:      # 元数据name: pc-replicaset    # 名字namespace: dev      # 名称空间
spec:      #详情描述replicas: 3     # pod的副本数selector:     # 选择器,通过它指定该控制器管理哪些podmatchLabels:   # Labels匹配规则app: nginx-pod    #标签选择器的key和value值,要与下方的labels中key和value值一致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:   #pod的元数信息labels:   #pod中的标签app: nginx-pod   #pod中标签具体的key和value值spec:      #pod中容器的资源规约containers:   - name: nginx  #容器名称image: nginx.1.17.1  #容器镜像,在docker仓库中一定要存在才行
#创建rs
[root@master ~]# kubectl create -f pc-replicaset.yaml
replicaset.apps/pc-replicaset created
#查看rs
[root@master ~]# kubectl get rs pc-replicaset -n dev -o wide#pc-replicaset为rs的名称,在yml文件的元数据信息中定义,metadata中key为name对应的value值即为rs名称#查看pod
[root@master ~]# 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#pod名称中的前半部分pc-replicaset为rs控制器的名称,后面的为随机值

2、Deployment(Deploy)

pod中最重要的一个控制器。
Deployment管理ReplicaSet,ReplicaSet管理Pod。所以Deployment比ReplicaSet功能更加强大
在这里插入图片描述
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

Deployment的资源清单文件:

apiVersion: apps/v1 	# 版本号,一般的pod控制器都是采用这种固定写法
kind: Deployment 	# 控制器类型,此处为Deployment控制器类型
metadata: 	# 元数据name:	 # Deployment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falseprogressDeadlineSeconds: 600 	# 部署超时时间(s),默认是600strategy:	 # 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podmatchLabels:      # Labels匹配规则app: nginx-pod    #标签的key和value值matchExpressions: 	# Expressions匹配规则- {key: app, operator: In, values: [nginx-pod]}template: 	# pod模板,当副本数量不足时,会根据下面的模板创建pod副本metadata:   #pod元数据信息labels:    app: nginx-podspec:containers:- name: nginximage: nginx:1.17.1ports:- containerPort: 80

创建pc-deployment.yaml,内容如下:

apiVersion: apps/v1   #版本号,一般固定写法
kind: Deployment      #指定pod控制器类型为Deployment  
metadata:     name: pc-deployment  #元数据信息,指定为名称为pc-deploymentnamespace: dev   #指定命名空间
spec:  #详情描述replicas: 3 #pod副本数量selector: #标签选择器matchLabels: #匹配规则app: nginx-pod  #匹配的key和value值template:  #pod模板metadata:  #pod元数据信息labels:  #pod标签app: nginx-pod    #标签具体的key和value值spec:   #pod中容器的资源规约containers:- name: nginx    #pod中容器名image: nginx:1.17.1  #pod中容器的镜像
# 创建deployment
[root@master ~]# kubectl create -f pc-deployment.yaml --record=true
deployment.apps/pc-deployment created
# 查看deployment
# UP-TO-DATE 最新版本的pod的数量
# AVAILABLE 当前可用的pod的数量
[root@master ~]# kubectl get deploy pc-deployment -n dev
NAME READY UP-TO-DATE AVAILABLE AGE
pc-deployment 3/3 3 3 15s
# 查看rs
# 发现rs的名称是在原来deployment的名字后面添加了一个10位数的随机串
[root@master ~]# kubectl get rs -n dev
NAME DESIRED CURRENT READY AGE
pc-deployment-6696798b78 3 3 3 23s
# 查看pod
[root@master ~]# kubectl get pods -n dev
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
pc-deployment-6696798b78-d2c8n 1/1 Running 0 107s
pc-deployment-6696798b78-smpvp 1/1 Running 0 107s
pc-deployment-6696798b78-wvjd8 1/1 Running 0 107s

注意:yml文件元数据信息中metadata的name对应的value值为deployment名称,非ReplicaSet名称,一个deployment在进行应用升级过程中可以对应多个ReplicaSet,ReplicaSet的名称是在deployment的name后面加上一个随机数,pod名称又是在RS后面再加上一个随机数

ReplicaSet的名称是在deployment的name后面加上一个随机数
[root@master ~]# kubectl get rs -n dev -o wide
NAME                  DESIRED CURRENT READY AGE CONTAINERS IMAGES
pc-deployment-5d89bdfbf9 0     0      0      21m   nginx
nginx:1.17.1
pc-deployment-675d469f8b 0     0      0      16m   nginx
nginx:1.17.2
pc-deployment-6c9f56fcfb 4     4      4     5m11s   nginx
nginx:1.17.4pod名称又是在RS后面再加上一个随机数[root@master ~]# kubectl get pods -n dev
NAME                        READY     STATUS    RESTARTS   AGE
pc-deployment-6c9f56fcfb-7bfwh 1/1    Running    0          37s
pc-deployment-6c9f56fcfb-996rt 1/1    Running    0          5m27s
pc-deployment-6c9f56fcfb-j2gtj 1/1    Running    0          5m27s
pc-deployment-6c9f56fcfb-rf84v 1/1    Running    0          37s

3、Horizontal Pod Autoscaler(HPA)

kubectl scale 命令实现Pod扩容或缩容,但是实际生产环境中不会直接使用命令行。 Kubernetes期望可以实现通过监测Pod的使用情
况,实现pod数量的自动调整,于是就产生了Horizontal Pod Autoscaler(HPA)这种控制器
在这里插入图片描述
创建pc-hpa.yaml

apiVersion: autoscaling/v1
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:name: pc-hpanamespace: dev
spec:maxReplicas: 10    # 最大pod数量minReplicas: 1     # 最小pod数量scaleTargetRef:    # 指定要控制的nginx信息kind: Deploymentname: nginxapiVersion: apps/v1metrics:- type: Resourceresource:name: cputargetAverageUtilization: 3   # CPU使用率指标

本质:就是将命令行的scale封装到yml文件中,HPA控制的资源对象为deployment

4、DaemonSet(DS)

DaemonSet类型的控制器可以保证在集群中的每一台(或指定)节点上都运行一个副本。一般适用于日志收集、节点监控等场景。也就是说,如果一个Pod提供的功能是节点级别的(每个节点都需要且只需要一个),那么这类Pod就适合使用DaemonSet类型的控制器创建。
DaemonSet控制器的特点:
每当向集群中添加一个节点时,指定的 Pod 副本也将添加到该节点上
当节点从集群中移除时,Pod 也就被垃圾回收了
DaemonSet的资源清单文件

apiVersion: apps/v1 # 版本号
kind: DaemonSet # 类型       
metadata: # 元数据name: # DaemonSet名称 namespace: # 所属命名空间 labels: #标签controller: daemonset
spec: # 详情描述revisionHistoryLimit: 3 # 保留历史版本updateStrategy: # 更新策略type: RollingUpdate # 滚动更新策略rollingUpdate: # 滚动更新maxUnavailable: 1 # 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podmatchLabels:      # Labels匹配规则app: nginx-podmatchExpressions: # 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-podspec:containers:- name: nginximage: nginx:1.17.1ports:- containerPort: 80

创建pc-daemonset.yaml

apiVersion: apps/v1   #版本号,一般固定写法
kind: DaemonSet      #控制器的类型
metadata:       #元数据信息name: pc-daemonset   #daemonset名称namespace: dev   #所属命名空间
spec:       #资源规约selector:   #标签选择器matchLabels:   #匹配规则 app: nginx-pod    #匹配的key和value值,必须与下方的模板中标签key和value值保持一致才能被selector选择到template:  #模板metadata:labels:  #标签app: nginx-pod  #标签具体的key和value值spec:    #资源规约containers:  #容器的具体参数- name: nginx  #容器名image: nginx:1.17.1  #容器镜像
# 创建daemonset
[root@master ~]# kubectl create -f pc-daemonset.yaml
daemonset.apps/pc-daemonset created
# 查看daemonset
[root@master ~]# kubectl get ds -n dev -o wide
NAME         DESIRED CURRENT READY UP-TO-DATE AVAILABLE AGE CONTAINERS IMAGES
pc-daemonset  2      2      2         2         2        24s  nginx     nginx:1.17.1
# 查看pod,发现在每个Node上都运行一个pod
[root@master ~]# kubectl get pods -n dev -o wide
NAME             READY STATUS RESTARTS AGE IP            NODE
pc-daemonset-9bck8 1/1 Running 0       37s 10.244.1.43   node1
pc-daemonset-k224w 1/1 Running 0       37s 10.244.2.74    node2

ip为k8s网络插件内部的ip ,node表示在什么节点起的pod

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