6. 只要肯下功夫，10岁也能学的会的Kubernetes 控制器

本文主要是介绍6. 只要肯下功夫，10岁也能学的会的Kubernetes 控制器，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

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文章目录

一、控制器简介
二、ReplicationController和ReplicaSet
三、Deployment
- 3.1 Deployment介绍和使用
- 3.2 扩容
- 3.3 更新
- 3.4 回滚
四、DaemonSet
五、Job/CronJob
六、StateFulSet
七、Horizontal Pod Autoscaling

一、控制器简介

Kubernetes中内建了很多 controller（控制器），这些相当于一个状态机，用来控制 Pod的具体状态和行为。控制器大致分为如下介绍六种：

二、ReplicationController和ReplicaSet

ReplicationController（ RC）用来确保容器应用的副本数始终保持在用户定义的副本数，即如果有容器异常退出，会自动创建新的 Pod来替代；而如果异常多出来的容器也会自动回收；

在新版本的 Kubernetes中建议使用 ReplicaSet来取代 RC。 ReplicaSet跟 RC没有本质的不同，只是名字不一样，并且 ReplicaSet支持集合式的 selector。

案例：


[root@master resource]apiVersion: extensions/v1beta1
kind: ReplicaSet
metadata:name: frontend
spec:replicas: 3selector:matchLabels:tier: frontendtemplate:metadata:labels:tier: frontendspec:containers:- name: myappimage: hub.hc.com/library/myapp:v1env:- name: GET_HOSTS_FROMvalue: dnsports:- containerPort: 80[root@master resource]
[root@master resource]
NAME             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
frontend-44vbw   1/1     Running   0          21s
frontend-9lx78   1/1     Running   0          21s
frontend-q54pf   1/1     Running   0          21s[root@master resource]
NAME       DESIRED   CURRENT   READY   AGE
frontend   3         3         3       60s[root@master resource]
pod "frontend-44vbw" deleted[root@master resource]
NAME             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
frontend-9lx78   1/1     Running   0          15m
frontend-q54pf   1/1     Running   0          15m
frontend-scbzb   1/1     Running   0          14s

三、Deployment

3.1 Deployment介绍和使用

Deployment为 Pod和 ReplicaSet提供了一个声明式定义 (declarative) 方法，用来替代以前的 RC来方便的管理应用。

典型的应用场景包括：

定义 Deployment来创建 Pod和 ReplicaSet
滚动升级和回滚应用
扩容和缩容
暂停和继续 Deployment

RS与 Deployment的关联：

案例：


[root@master resource]apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:name: nginx-deployment
spec:replicas: 3template:metadata:labels:app: nginxspec:containers:- name: nginximage: hub.hc.com/library/myapp:v1ports:- containerPort: 80[root@master resource]
deployment.extensions/nginx-deployment created[root@master resource]
NAME               READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
nginx-deployment   3/3     3            3           13s[root@master resource]
NAME                          DESIRED   CURRENT   READY   AGE
nginx-deployment-6b4dcdb44b   3         3         3       6m50s[root@master resource]
NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-deployment-6b4dcdb44b-bwzwq   1/1     Running   0          6m28s
nginx-deployment-6b4dcdb44b-kmv66   1/1     Running   0          6m28s
nginx-deployment-6b4dcdb44b-xmpcf   1/1     Running   0          6m28s

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3.2 扩容

案例：


[root@master resource]
deployment.extensions/nginx-deployment scaled[root@master resource]
NAME               READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
nginx-deployment   5/5     5            5           20m[root@master resource]
NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-deployment-6b4dcdb44b-b9knj   1/1     Running   0          43s
nginx-deployment-6b4dcdb44b-bwzwq   1/1     Running   0          20m
nginx-deployment-6b4dcdb44b-j278k   1/1     Running   0          43s
nginx-deployment-6b4dcdb44b-kmv66   1/1     Running   0          20m
nginx-deployment-6b4dcdb44b-xmpcf   1/1     Running   0          20m

如果集群支持 horizontal pod autoscaling的话，还可以为 Deployment设置自动扩展：

kubectl autoscale deployment nginx-deployment --min=10 --max=15 --cpu-percent=80

3.3 更新

案例：


[root@master resource]
NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP            NODE      NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx-deployment-6b4dcdb44b-b9knj   1/1     Running   0          5m58s   10.244.2.20   worker2   <none>           <none>
nginx-deployment-6b4dcdb44b-bwzwq   1/1     Running   0          26m     10.244.2.18   worker2   <none>           <none>
nginx-deployment-6b4dcdb44b-j278k   1/1     Running   0          5m58s   10.244.1.15   worker1   <none>           <none>
nginx-deployment-6b4dcdb44b-kmv66   1/1     Running   0          26m     10.244.1.14   worker1   <none>           <none>
nginx-deployment-6b4dcdb44b-xmpcf   1/1     Running   0          26m     10.244.2.19   worker2   <none>           <none>[root@master resource]
Hello MyApp | Version: v1 | <a href="hostname.html">Pod Name</a>[root@master resource]
deployment.extensions/nginx-deployment image updated[root@master resource]
NAME                          DESIRED   CURRENT   READY   AGE
nginx-deployment-5c478875d8   5         5         5       72s
nginx-deployment-6b4dcdb44b   0         0         0       31m[root@master resource]
NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE      NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx-deployment-5c478875d8-b5kh2   1/1     Running   0          83s   10.244.2.21   worker2   <none>           <none>
nginx-deployment-5c478875d8-hrzl8   1/1     Running   0          65s   10.244.1.17   worker1   <none>           <none>
nginx-deployment-5c478875d8-jvvbz   1/1     Running   0          83s   10.244.1.16   worker1   <none>           <none>
nginx-deployment-5c478875d8-nm2cf   1/1     Running   0          64s   10.244.2.22   worker2   <none>           <none>
nginx-deployment-5c478875d8-wj5w5   1/1     Running   0          52s   10.244.1.18   worker1   <none>           <none>[root@master resource]
Hello MyApp | Version: v2 | <a href="hostname.html">Pod Name</a>[root@master resource]

Deployment更新策略：

Deployment可以保证在升级时只有一定数量的 Pod是 down的。默认的，它会确保至少有比期望的 Pod数量少一个是 up状态（最多一个不可用）

Deployment同时也可以确保只创建出超过期望数量的一定数量的 Pod。默认的，它会确保最多比期望的 Pod数量多一个的 Pod是 up的（最多1个 surge）

未来的 Kuberentes版本中，将从1-1变成25%-25%

3.4 回滚

案例：


[root@master resource]
deployment.extensions/nginx-deployment rolled back[root@master resource]
NAME                          DESIRED   CURRENT   READY   AGE
nginx-deployment-5c478875d8   0         0         0       5m34s
nginx-deployment-6b4dcdb44b   5         5         5       35m[root@master resource]
NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE      NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx-deployment-6b4dcdb44b-5qk6n   1/1     Running   0          45s   10.244.2.23   worker2   <none>           <none>
nginx-deployment-6b4dcdb44b-72zvc   1/1     Running   0          43s   10.244.2.24   worker2   <none>           <none>
nginx-deployment-6b4dcdb44b-c2dls   1/1     Running   0          43s   10.244.1.20   worker1   <none>           <none>
nginx-deployment-6b4dcdb44b-d8mwz   1/1     Running   0          42s   10.244.2.25   worker2   <none>           <none>
nginx-deployment-6b4dcdb44b-p8ttm   1/1     Running   0          44s   10.244.1.19   worker1   <none>           <none>[root@master resource]
Hello MyApp | Version: v1 | <a href="hostname.html">Pod Name</a>[root@master resource]
deployment "nginx-deployment" successfully rolled out

Deployment回滚策略（多个rollout并行）：

假如您创建了一个有5个 niginx:1.7.9 replica的 Deployment，但是当还只有3个 nginx:1.7.9的 replica创建出来的时候您就开始更新含有5个 nginx:1.9.1 replica的 Deployment。在这种情况下， Deployment会立即杀掉已创建的3个 nginx:1.7.9的 Pod，并开始创建 nginx:1.9.1的 Pod。它不会等到所有的5个 nginx:1.7.9的 Pod都创建完成后才开始改变航道

更多回滚操作：


$ kubectl rollout history deployment/nginx-deployment$ kubectl rollout undo deployment/nginx-deployment --to-revision=2$ kubectl rollout pause deployment/nginx-deployment

清理Policy：

您可以通过设置 spec.revisonHistoryLimit项来指定 Deployment最多保留多少 revision历史记录。默认的会保留所有的 revision；如果将该项设置为0， Deployment就不允许回退了。

四、DaemonSet

DaemonSet确保全部（或者一些） Node上运行一个 Pod的副本。当有 Node加入集群时，也会为他们新增一个 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。

使用 DaemonSet的一些典型用法：

运行集群存储 daemon，例如在每个 Node上运行 glusterd 、 ceph
在每个 Node上运行日志收集 daemon，例如 fluentd 、 logstash
在每个 Node上运行监控 daemon，例如 Prometheus Node Exporter、 collectd 、 Datadog代理、 New Relic代理，或 Ganglia gmond

案例：

[root@master resource]apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:name: deamonset-examplelabels:app: daemonset
spec:selector:matchLabels:name: deamonset-exampletemplate:metadata:labels:name: deamonset-examplespec:containers:- name: daemonset-exampleimage: hub.hc.com/library/myapp:v1[root@master resource]
daemonset.apps/deamonset-example created[root@master resource]
NAME                      READY   STATUS    RESTARTS   AGE
deamonset-example-jjd5z   1/1     Running   0          7s
deamonset-example-nltnz   1/1     Running   0          7s[root@master resource]
NAME                      READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE      NOMINATED NODE   READINESS GATES
deamonset-example-jjd5z   1/1     Running   0          14s   10.244.2.26   worker2   <none>           <none>
deamonset-example-nltnz   1/1     Running   0          14s   10.244.1.21   worker1   <none>           <none>

五、Job/CronJob

Job负责批处理任务，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。

** Job 使用注意事项：**

RestartPolicy仅支持 Never或 OnFailure
单个 Pod时，默认 Pod成功运行后 Job即结束
.spec.completions标志 Job结束需要成功运行的 Pod个数，默认为1
.spec.parallelism标志并行运行的 Pod的个数，默认为1
spec.activeDeadlineSeconds标志失败 Pod的重试最大时间，超过这个时间不会继续重试

案例：


[root@master resource]apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:name: pi
spec:template:metadata:name: pispec:containers:- name: piimage: perlcommand: ["perl",  "-Mbignum=bpi", "-wle", "print bpi(2000)"]restartPolicy: Never[root@master resource]
job.batch/pi created[root@master resource]
NAME   COMPLETIONS   DURATION   AGE
pi     0/1           5s         5s[root@master resource]
NAME       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pi-g694b   1/1     Running   0          9s[root@master resource]
NAME       READY   STATUS      RESTARTS   AGE
pi-g694b   0/1     Completed   0          28s[root@master resource]
log is DEPRECATED and will be removed in a future version. Use logs instead.3.14159265358979323846264338327950288419716939937510582097494...

Cron Job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。

使用前提条件：当前使用的 Kubernetes集群，版本 >= 1.8（对 CronJob）；对于先前版本的集群，版本

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

CronJob spec用法：

.spec.schedule：调度，必需字段，指定任务运行周期，格式同 Cron
.spec.jobTemplate： Job模板，必需字段，指定需要运行的任务，格式同 Job
.spec.startingDeadlineSeconds：启动 Job的期限（秒级别），该字段是可选的。如果因为任何原因而错过了被调度的时间，那么错过执行时间的 Job 将被认为是失败的。如果没有指定，则没有期限
.spec.concurrencyPolicy：并发策略，该字段也是可选的。它指定了如何处理被 Cron Job创建的 Job的并发执行。只允许指定下面策略中的一种：
- Allow（默认）：允许并发运行 Job
- Forbid：禁止并发运行，如果前一个还没有完成，则直接跳过下一个
- Replace：取消当前正在运行的 Job，用一个新的来替换注意，当前策略只能应用于同一个 Cron Job创建的 Job。如果存在多个 Cron Job，它们创建的 Job之间总是允许并发运行。
.spec.suspend：挂起，该字段也是可选的。如果设置为 true，后续所有执行都会被挂起。它对已经开始执行的 Job不起作用。默认值为 false。
.spec.successfulJobsHistoryLimit和 .spec.failedJobsHistoryLimit：历史限制，是可选的字段。它们指定了可以保留多少完成和失败的 Job。默认情况下，它们分别设置为3和1。设置限制的值为0，相关类型的 Job完成后将不会被保留。

案例：


[root@master resource]apiVersion: batch/v1beta1
kind: CronJob
metadata:name: hello
spec:schedule: "*/1 * * * *"jobTemplate:spec:template:spec:containers:- name: helloimage: busyboxargs:- /bin/sh- -c- date; echo Hello from the Kubernetes clusterrestartPolicy: OnFailure[root@master resource]
cronjob.batch/hello created[root@master resource]
NAME    SCHEDULE      SUSPEND   ACTIVE   LAST SCHEDULE   AGE
hello   */1 * * * *   False     1        13s             15s[root@master resource]
NAME               COMPLETIONS   DURATION   AGE
hello-1574487960   0/1           11s        11s[root@master resource][root@master resource]
Sat Nov 23 05:46:27 UTC 2019
Hello from the Kubernetes cluster

六、StateFulSet

StatefulSet作为 Controller为 Pod提供唯一的标识。它可以保证部署和 scale的顺序

StatefulSet是为了解决有状态服务的问题（对应 Deployments和 ReplicaSets是为无状态服务而设计），其应用场景包括：

稳定的持久化存储，即 Pod重新调度后还是能访问到相同的持久化数据，基于 PVC来实现
稳定的网络标志，即 Pod重新调度后其 PodName和 HostName不变，基于 Headless Service（即没有 Cluster IP的 Service）来实现
有序部署，有序扩展，即 Pod是有顺序的，在部署或者扩展的时候要依据定义的顺序依次依次进行（即从0到 N-1，在下一个 Pod运行之前所有之前的 Pod必须都是 Running和 Ready状态），基于 init containers来实现
有序收缩，有序删除（即从 N-1到0）