Kubernetes的控制器类型及使用案例

Posted 2021-09-13 Yuan_sr

什么是控制器

Kubernetes中内建了很多的controller（控制器），这些控制器相当于一个状态机，用来控制Pod的具体状态和行为

控制器的类型

ReplicationController和ReplicaSet

ReplicationController(RC)用来确保容器应用的副本数始终维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ReplicationController，ReplicaSet跟ReplicationController没有本质的区别，只是名字不一样，并且ReplicaSet支持集合式的selector（标签）。

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: ReplicaSet
metadata:
  name: frontend
spec:
  replicas: 3
  selector:
    natchLatels:
      tier: frontend
  template:
    metadata:
      latels:
        tier: frontend
    sepc:
      containsers:
      - name: myapp
        image: myapp:v1
        env:
        - name: GET_HOST_FROM
          values: dns
        ports:
        - containerPort: 80

Deployment

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ReplicationController类方便的管理应用，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

apiVersion: extensions/v1beta1
kind:Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: myapp:v1
        ports:
        - containerPort: 80

扩容

kubectl scale deployment nginx-deployment --replicats 10

如果集群支持HPA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

更新镜像也比较简单

kubectl set image deployment/nginx-deployment nginx=nginx:1.9.1

回滚

kubectl rollout undo deployment/nginx-deployment
kubectl rollout status deployments nginx-deployment #查看回滚状态
kubectl rollout history deployment/nginx-deployment #查看回滚历史
kubectl rollout pause deployment/nginx-deployment #暂停deployment的更新

DaemonSet

Daemon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，如glusterd、ceph
• 在每个Node上运行日志手机daemon，如fluentd、logstash
• 在每个Node上运行监控daemon，如prometheus Node Exporter、colletcd、Datadog代理、New Relic代理，或Ganglia gmond

apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: daemonset-example #与下面的selector.matchLabels中的name必须保持一致，不然会一直重启
  labels:
    app: daemonset
spec:
  selector:
    matchLabels:
      name: daemonset-example
  template:
    metadata:
      labels:
        name: daemonset-example
    spec:
      containers:
      - name: daemonset-example
        image: myapp:v1

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Deployment和ReplicaSet是为无状态服务而设计的，器应用场景包括：

• 稳定的持久化存储，即Pod重新调度后还能访问到相同的持久化数据，基于PVC来实现
• 稳定的网络标识，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Runing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）

Job/CronJob

Job负责批处理任务，即仅执行一次任务，它保证批处理任务的一个或者多个Pod成功结束

CronJob管理基于时间的Job，即：

• 在给定时间只运行一次
• 周期性地在给定时间点运行

典型应用场景如数据库备份，发送邮件等

Job

apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: pi
spec:
  templata:
    metadata:
      name: pi
    spec:
      containers:
      - name: pi
        image: perl
        command: ["perl","-Mbignum=bpi","-wle","print bpi(2000)"]
      restartPolicy: Never

CronJob

apiVersion: batch/v1beta1
kind: CronJob
metadata:
  name: hello
spec:
  schedule: "*/1 * * * *" #必须填写的字段
  completions: 1 #标志Job结束需要成功运行的Pod个数，默认为1
  parallelism: 1 #标志并行运行的Pod个数，默认为1
  activeDeadlineSeconds: 5 #标志失败Pod的重试最大时间，超过这个时间不会继续重试
  startingDeadlinSeconds: 5 #启动Job的期限（秒级别）
  concurrencyPolicy: Allow #并发策略，可选Allow（默认）允许并发运行Job、Forbid禁止编发运行、Replace替换
  jobTemplate: #必须填写的字段
    spec:
      template:
        spec:
          containers:
          - name: hello
            image: busybox
            args:
            - /bin/sh
            - -c
            - date: echo Hello from the Kubernetes cluster
          restartPolicy: OnFailure

Horizontal Pod Autoscaling

应用的资源使用率通常都有高峰和低谷的时候，如何削峰填谷，提高集群的整体资源利用率，让service中的Pod个数自动调整呢？这就要依赖于Horizontal Pod Autoscaling了，即Pod的水平自动缩放