K8s-Pod控制器
部署无状态应用的管理RS 和 pod 创建pod,主要是维护pod副本数量与期望状态相同创建和删除pod时,并行执行,升级时是想创建一部分,在删除一部分。
一、Pod控制器及其功用:
Pod控制器,又称之为工作负载(workload),是用于实现管理pod的中间层,确保pod资源符合预期的状态,pod的资源出现故障时,会尝试进行重启,当根据重启策略无效,则会重新新建pod的资源。
二、pod控制器有多种类型:
1、ReplicaSet:
实现用户创建指定数量的pod副本,确保pod副本数量符合预期状态,并且支持滚动式自动扩容和缩容功能。
ReplicaSet主要三个组件组成:
(1)用户期望的pod副本数量
(2)标签选择器,判断哪个pod归自己管理
(3)当现存的pod数量不足,会根据pod资源模板进行新建 帮助用户管理无状态的pod资源,精确反应用户定义的目标数量,但是RelicaSet不是直接使用的控制器,而是使用Deployment。
2、Deployment:
工作在ReplicaSet之上,用于管理无状态应用,目前来说最好的控制器。支持滚动更新和回滚功能,还提供声明式配置。 ReplicaSet 与Deployment 这两个资源对象逐步替换之前RC的作用。
3、DaemonSet:
用于确保集群中的每一个节点只运行特定的pod副本,通常用于实现系统级后台任务。比如ELK服务。
特性:服务是无状态的 服务必须是守护进程
4、StatefulSet:
管理有状态应用
5、Job:
部署一次性任务pod
只要完成就立即退出,不需要重启或重建
6、Cronjob:
周期性任务控制,不需要持续后台运行
三、Pod与控制器之间的关系:
controllers:在集群上管理和运行容器的 pod 对象, pod 通过 label-selector 相关联。
Pod 通过控制器实现应用的运维,如伸缩,升级等。
四、Deployment(无状态应用):
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
特点:
- 部署无状态应用,只关心数量,不论角色等,称无状态
- 管理Pod和ReplicaSet
- 具有上线部署、副本设定、滚动升级、回滚等功能
- 提供声明式更新,例如只更新一个新的image
1、Deployment的资源清单文件:
apiVersion: apps/v1 # 版本号
kind: Deployment # 类型
metadata: # 元数据
name: # rs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false
progressDeadlineSeconds: 600 # 部署超时时间(s),默认是600
strategy: # 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
2.创建deployment:
创建nginx-deployment.yaml,内容如下:
# vim nginx-deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: nginx-deployment
labels:
app: nginx
spec:
replicas: 3
selector:
matchLabels:
app: nginx
template:
metadata:
labels:
app: nginx
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.15.4
ports:
- containerPort: 80
Replicaset是副本数,回滚就是通过此来实现
创建资源
# kubectl create -f nginx-deployment.yaml
查看创建的pod资源、控制器和副本
# kubectl get pods,deploy,rs
查看历史版本
# kubectl rollout history deployment/nginx-deployment
五、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。
1.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,里面其实就是前一章学过的pod的定义
特点:
- 解决Pod独立生命周期,保持Pod启动顺序和唯一性
- 稳定,唯一的网络标识符,持久存储(例如: etcd 配置文件,节点地址发生变化,将无法使用)
- 有序,优雅的部署和扩展、删除和终止(例如: mysql 主从关系,先启动主,再启动从)
- 有序,滚动更新
应用场景: 数据库
2.有状态和无状态的区别:
无状态:
- deployment认为所有的pod都是一样的
- 不用考虑顺序的要求
- 不用考虑在哪个node节点上运行
- 可以随意扩容和缩容
有状态:
- 实例之间有差别,每个实例都有自己的独特性,元数据不同,例如etcd, zookeeper
- 实例之间不对等的关系,以及依靠外部存储的应用。
3.常规service和无头服务区别:
service:一组Pod访问策略,提供cluster-IP群集之间通讯,还提供负载均衡和服务发现。
Headless service无头服务, 不需要cluster-IP,直接绑定具体的Pod的IP(当Pod的IP地址是动态变化时,所以常用于绑定DNS访问)
①Cluster_ip
②NodePort:使用pod所在节点的IP和端口范围
③headless:直接使用pod 的ip暴露出去
④LoadBalancer:负载均衡(F5)
⑤hostport:直接使用宿主机的IP和端口范围
ps:k8s暴露服务的方式主要就3种:
ingress loadbalancer(SLB/ALB k8s集群外的负载均衡器Ng、haproxy、KONG、traefil等等)service
4.案例:
先创建DNS资源
# vim pod.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: dns-test
spec:
containers:
- name: busybox
image: busybox:1.28.4
args:
- /bin/sh
- -c
- sleep 36000
restartPolicy: Never
创建dns资源
# kubectl create -f pod.yaml
# kubectl get pods
再用statefulset控制器类型 创建nginx pod资源,并创建无头服务资源
# vim sts.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: nginx
labels:
app: nginx
spec:
ports:
- port: 80
name: web
clusterIP: None
selector:
app: nginx
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
name: nginx-statefulset
namespace: default
spec:
serviceName: nginx
replicas: 3
selector:
matchLabels:
app: nginx
template:
metadata:
labels:
app: nginx
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:latest
ports:
- containerPort: 80
# kubectl create -f sts.yaml
有状态化创建的pod,是自动进行打标签进行区分
# kubectl get pods
# kubectl get pods,svc
验证DNS解析
# kubectl exec -it dns-test.sh
解析pod的唯一域名和自身的IP
六、总结:
1.deployment:
部署无状态应用的管理RS 和 pod 创建pod,主要是维护pod副本数量与期望状态相同
创建和删除pod时,并行执行,升级时是想创建一部分,在删除一部分
2.statfykset:
部署有状态的应用,每个pod的唯一(名称)且不变的,每个pod拥有自己专属的持久化的存储(pvc和pv)
在k8s集群内部可以通过{pod_name}.{service_name}.{namesoace}.svc.cluster.local解析出pod的ip(基于headless service和coreDNS)
创建和删除pod是有顺序的(串行执行的)升级时也是串行执行的,会删除旧的pod,在创建新pod,删除和升级时逆序执行的(从标识符最大的n-1开始,一直到最小的0)
3.Damonset:
理论上再k8s集群所有node节点上创建相同的pod(无论node节点什么时候加入到k8s集群),但是会都到node节点上污点影响
4.部署一次性任务pod:
正常完成后容器立即退出并且不重启容器(restart policy不设置Alway),也不会重建异常完成后重试任务,重建的次数根据back off limit配置指定(默认为6次)
5.cronjob:
周期性的部署任务的pod,正常完成后容器会立即退出并不会重启容器(restartPolicy不设置Always),也不会重建pod
schedule配置周期性的事件表 * * * * *(分时日月周)
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