K8S 之概念DaemonSet 对象

Posted 2020-12-02

    什么是 DaemonSet？
    编写 DaemonSet 规约
        必需字段
        Pod 模板
        Pod Selector
        仅在某些节点上运行 Pod
    如何调度 Daemon Pod
    与 Daemon Pod 通信
    更新 DaemonSet
    DaemonSet 的可替代选择
        init 脚本
        裸 Pod
        静态 Pod
        Replication Controller

什么是 DaemonSet？

DaemonSet 确保全部（或者某些）节点上运行一个 Pod 的副本。当有节点加入集群时，也会为他们新增一个 Pod 。 当有节点从集群移除时，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，例如在每个节点上运行 glusterd、ceph。
在每个节点上运行日志收集 daemon，例如fluentd、logstash。
在每个节点上运行监控 daemon，例如 Prometheus Node Exporter、collectd、Datadog 代理、New Relic 代理，或 Ganglia gmond。

一个简单的用法是在所有的节点上都启动一个 DaemonSet，将被作为每种类型的 daemon 使用。 一个稍微复杂的用法是单独对每种 daemon 类型使用多个 DaemonSet，但具有不同的标志，和/或对不同硬件类型具有不同的内存、CPU要求。
编写 DaemonSet 规约
必需字段

和其它所有 Kubernetes 配置一样，DaemonSet 需要 apiVersion、kind 和 metadata 字段。 有关配置文件的基本信息，详见文档 deploying applications、配置容器 和 资源管理 。

DaemonSet 也需要一个 .spec 配置段。
Pod 模板

.spec 唯一必需的字段是 .spec.template。

.spec.template 是一个 Pod 模板。 它与 Pod 具有相同的 schema，除了它是嵌套的，而且不具有 apiVersion 或 kind 字段。

除了 Pod 必需字段外，在 DaemonSet 中的 Pod 模板必须指定合理的标签（查看 Pod Selector）。

在 DaemonSet 中的 Pod 模板必须具有一个值为 Always 的 RestartPolicy，或者未指定它的值，默认是 Always。
Pod Selector

.spec.selector 字段表示 Pod Selector，它与 Job 或其它资源的 .spec.selector 的作用是相同的。

spec.selector 表示一个对象，它由如下两个字段组成：

matchLabels - 与 ReplicationController 的 .spec.selector 的作用相同。
matchExpressions - 允许构建更加复杂的 Selector，可以通过指定 key、value 列表，以及与 key 和 value 列表相关的操作符。

当上述两个字段都指定时，结果表示的是 AND 关系。

如果指定了 .spec.selector，必须与 .spec.template.metadata.labels 相匹配。如果没有指定，它们默认是等价的。如果与它们配置的不匹配，则会被 API 拒绝。

如果 Pod 的 label 与 selector 匹配，或者直接基于其它的 DaemonSet、或者 Controller（例如 ReplicationController），也不可以创建任何 Pod。 否则 DaemonSet Controller 将认为那些 Pod 是它创建的。Kubernetes 不会阻止这样做。一个场景是，可能希望在一个具有不同值的、用来测试用的节点上手动创建 Pod。
仅在某些节点上运行 Pod

如果指定了 .spec.template.spec.nodeSelector，DaemonSet Controller 将在能够与 Node Selector 匹配的节点上创建 Pod。 类似这种情况，可以指定 .spec.template.spec.affinity，然后 DaemonSet Controller 将在能够与 Node Affinity 匹配的节点上创建 Pod。 如果根本就没有指定，则 DaemonSet Controller 将在所有节点上创建 Pod。
如何调度 Daemon Pod

正常情况下，Pod 运行在哪个机器上是由 Kubernetes 调度器来选择的。然而，由 Daemon Controller 创建的 Pod 已经确定了在哪个机器上（Pod 创建时指定了 .spec.nodeName），因此：

DaemonSet Controller 并不关心一个节点的 unschedulable 字段。
DaemonSet Controller 可以创建 Pod，即使调度器还没有启动，这对集群启动是非常有帮助的。

Daemon Pod 关心 Taint 和 Toleration，它们会为没有指定 tolerationSeconds 的 node.kubernetes.io/not-ready 和 node.alpha.kubernetes.io/unreachable 的 Taint，创建具有 NoExecute 的 Toleration。这确保了当 alpha 特性的 TaintBasedEvictions 被启用时，发生节点故障，比如网络分区，这时它们将不会被清除掉（当 TaintBasedEvictions 特性没有启用，在这些场景下也不会被清除，但会因为 NodeController 的硬编码行为而被清除，而不会因为 Toleration 导致被清除）。
与 Daemon Pod 通信

与 DaemonSet 中的 Pod 进行通信，几种可能的模式如下：

Push：配置 DaemonSet 中的 Pod 向其它 Service 发送更新，例如统计数据库。它们没有客户端。
NodeIP 和已知端口：DaemonSet 中的 Pod 可以使用 hostPort，从而可以通过节点 IP 访问到 Pod。客户端能通过某种方法知道节点 IP 列表，并且基于此也可以知道端口。
DNS：创建具有相同 Pod Selector 的 Headless Service，然后通过使用 endpoints 资源或从 DNS 检索到多个 A 记录来发现 DaemonSet。
Service：创建具有相同 Pod Selector 的 Service，并使用该 Service 随机访问到某个节点上的 daemon（没有办法访问到特定节点）。

更新 DaemonSet

如果修改了节点标签（Label），DaemonSet 将立刻向新匹配上的节点添加 Pod，同时删除新近不能够匹配的节点上的 Pod。

我们可以修改 DaemonSet 创建的 Pod。然而，不允许对 Pod 的所有字段进行更新。当下次节点（即使具有相同的名称）被创建时，DaemonSet Controller 还会使用最初的模板。

可以删除一个 DaemonSet。如果使用 kubectl 并指定 --cascade=false 选项，则 Pod 将被保留在节点上。然后可以创建具有不同模板的新 DaemonSet。具有不同模板的新 DaemonSet 将能够通过标签匹配并识别所有已经存在的 Pod。它不会修改或删除它们，即使是错误匹配了 Pod 模板。通过删除 Pod 或者删除节点，可以强制创建新的 Pod。

在 Kubernetes 1.6 或以后版本，可以在 DaemonSet 上 执行滚动升级。

未来的 Kubernetes 版本将支持节点的可控更新。
DaemonSet 的可替代选择
init 脚本

我们很可能希望直接在一个节点上启动 daemon 进程（例如，使用 init、upstartd、或 systemd）。这非常好，但基于 DaemonSet 来运行这些进程有如下一些好处：

像对待应用程序一样，具备为 daemon 提供监控和管理日志的能力。
为 daemon 和应用程序使用相同的配置语言和工具（如 Pod 模板、kubectl）。
Kubernetes 未来版本可能会支持对 DaemonSet 创建 Pod 与节点升级工作流进行集成。
在资源受限的容器中运行 daemon，能够增加 daemon 和应用容器的隔离性。然而，这也实现了在容器中运行 daemon，但却不能在 Pod 中运行（例如，直接基于 Docker 启动）。

裸 Pod

可能要直接创建 Pod，同时指定其运行在特定的节点上。 然而，DaemonSet 替换了由于任何原因被删除或终止的 Pod，例如节点失败、例行节点维护、内核升级。由于这个原因，我们应该使用 DaemonSet 而不是单独创建 Pod。
静态 Pod

可能需要通过在一个指定目录下编写文件来创建 Pod，该目录受 Kubelet 所监视。这些 Pod 被称为 静态 Pod。 不像 DaemonSet，静态 Pod 不受 kubectl 和其它 Kubernetes API 客户端管理。静态 Pod 不依赖于 apiserver，这使得它们在集群启动的情况下非常有用。 而且，未来静态 Pod 可能会被废弃掉。
Replication Controller

DaemonSet 与 Replication Controller 非常类似，它们都能创建 Pod，这些 Pod 对应的进程都不希望被终止掉（例如，Web 服务器、存储服务器）。 为无状态的 Service 使用 Replication Controller，比如前端（Frontend）服务，实现对副本的数量进行扩缩容、平滑升级，比之于精确控制 Pod 运行在某个主机上要重要得多。 需要 Pod 副本总是运行在全部或特定主机上，并需要先于其他 Pod 启动，当这被认为非常重要时，应该使用 Daemon Controller