K8s 守护进程之 DaemonSet：深入解析
DaemonSet是Kubernetes中一个重要的资源对象，它确保每个节点上都运行一个Pod副本，常用于部署需要在每个节点上运行的守护进程或服务，如日志收集、节点监控等。本文将全面解析DaemonSet的基本概念、工作原理和高级特性。
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3、DaemonSet与Pod、ReplicationController、ReplicaSet的对比
一、前言
1、k8s概述
Kubernetes单词起源于希腊语, 是“舵手”或者“领航员、飞行员”的意思。
Kubernetes（简称K8s）的前世今生可以追溯到谷歌（Google）内部的一个项目，它起源于2003年，当时谷歌正面临着不断增长的应用程序和服务的管理挑战。这个项目最初被称为"Borg"，是一个早期的容器编排系统。Borg 的成功经验成为 Kubernetes 开发的契机。
有关k8s起源的介绍，请参考《初识K8s之前世今生、架构、组件、前景》这篇文章
Kubernetes的优点包括可移植性、可伸缩性和扩展性。它使用轻型的YAML清单文件实现声明性部署方法，对于应用程序更新，无需重新构建基础结构。管理员可以计划和部署容器，根据需要扩展容器并管理其生命周期。借助Kubernetes的开放源代码API，用户可以通过首选编程语言、操作系统、库和消息传递总线来构建应用程序，还可以将现有持续集成和持续交付（CI/CD）工具集成。
2、DaemonSet概述
DaemonSet是Kubernetes中的一种控制器对象，它的主要作用是在Kubernetes集群的每个节点上运行一个Pod的副本。这意味着，当DaemonSet被创建时，系统会自动调度Pod到所有符合条件的节点上，确保每个节点上都有且仅有一个该Pod的实例。
DaemonSet在Kubernetes中有着广泛的应用场景，例如部署网络插件的Agent组件、存储插件的Agent组件、监控组件和日志组件等。这些组件都需要在每个节点上运行，以处理节点上的容器网络、挂载远程存储目录、操作容器的Volume目录、收集监控信息和日志等任务。
二、DaemonSet基本概念
1、DaemonSet的定义
DaemonSet的定义包含在一个YAML或JSON文件中，该文件描述了DaemonSet的期望状态。在定义DaemonSet时，需要指定Pod模板，该模板描述了DaemonSet应该创建的Pod的规格。Kubernetes将使用这个模板来生成并管理每个节点上的Pod实例。
一旦DaemonSet定义被提交给Kubernetes API服务器，Kubernetes的调度器就会负责确保每个节点上都运行一个DaemonSet的Pod实例。如果某个节点上没有相应的Pod，调度器会自动创建它；如果Pod由于某种原因被删除或终止，调度器也会自动重新创建它。
2、DaemonSet的特性
- 每个节点运行一个实例：DaemonSet会在集群的每个节点上自动创建一个Pod的副本，并确保每个节点上都有一个Pod在运行。这种特性使得DaemonSet特别适合用于部署需要在每个节点上运行的守护进程应用程序。
- 节点生命周期绑定：当新的节点加入到Kubernetes集群时，DaemonSet会自动在该节点上运行所需的Pod副本。相反，当节点从集群中移除或被标记为不可调度时，DaemonSet会移除或清理与之关联的Pod。
- 节点选择性部署：DaemonSet支持使用NodeSelector、NodeAffinity等机制来精细控制Pod在哪些节点上运行。这使得用户可以根据需要，将Pod部署在具有特定标签的节点上。
3、DaemonSet与Pod、ReplicationController、ReplicaSet的对比
DaemonSet与Pod、ReplicationController和ReplicaSet在Kubernetes中各自扮演着不同的角色，并有着显著的区别。
Pod是Kubernetes中最小的可部署的计算单元，它封装了一个或多个容器以及这些容器共享的网络、存储等资源。Pod是Kubernetes资源管理的基础，它使得容器间的通信和资源共享变得简单。
ReplicationController（RC）和ReplicaSet是用于确保在Kubernetes集群中始终运行指定数量的Pod副本的控制器。它们的主要目标是保证应用的高可用性。ReplicationController是早期的控制器实现，而ReplicaSet则是其下一代版本，提供了更强大的功能，特别是支持新的基于集合的选择器需求。
DaemonSet则与上述三者有着明显的不同。DaemonSet的主要职责是在集群的每个节点上运行一个Pod的副本，这使得DaemonSet非常适合用于部署需要在每个节点上运行的守护进程应用程序。DaemonSet不关心Pod副本的总数，而是关心每个节点上是否都有Pod在运行。
三、DaemonSet的工作原理
1、DaemonSet的调度机制
DaemonSet的调度机制与Kubernetes中其他类型的资源调度有所不同。其核心目的是确保每个满足条件的节点上都运行一个Pod副本。
以下是DaemonSet调度机制的主要特点：
- 节点选择：DaemonSet的调度器会首先遍历集群中的所有节点，根据DaemonSet的定义和节点的标签、污点等信息来判断哪些节点满足运行Pod的条件。这通常是通过节点选择器（Node Selector）、污点与容忍度（Taints and Tolerations）以及亲和性和反亲和性（Affinity 和 Anti-affinity）等机制来实现的。
- Pod创建：一旦调度器找到满足条件的节点，它会根据DaemonSet中定义的Pod模板来创建Pod。这些Pod会被调度到相应的节点上，并由kubelet负责启动和管理。
- 自动扩展：当新的节点加入集群时，DaemonSet的调度器会自动检测到这一变化，并在新节点上创建Pod副本。同样地，如果某个节点从集群中移除或变得不可调度，DaemonSet会确保该节点上的Pod被删除或迁移到其他节点。
- 更新与滚动升级：当DaemonSet的定义发生变化时（例如更新了Pod模板），调度器会负责协调Pod的更新过程。这通常涉及到滚动升级机制，即逐步替换旧的Pod副本，以确保在升级过程中服务的可用性。
2、DaemonSet的更新与回滚
DaemonSet的更新与回滚机制是Kubernetes中重要的一部分，它允许管理员在不影响集群运行的情况下，对DaemonSet中的Pod进行版本更新或回滚到之前的版本。
更新机制：
DaemonSet提供了两种主要的更新策略：OnDelete和RollingUpdate。
- OnDelete策略：在这种策略下，当DaemonSet的模板被更新后，只有当你手动删除老的DaemonSet Pods后，新的DaemonSet Pod才会被自动创建。这种策略给了管理员更多的控制权，但也需要更多的手动操作。
- RollingUpdate策略：这是默认的更新策略。当DaemonSet模板更新后，老的DaemonSet Pod将被终止，并且将以受控方式自动创建新的DaemonSet Pod。在更新期间，最多只能有一个Pod运行于每个节点上，以确保更新的平滑进行。
回滚机制：
如果新的DaemonSet版本存在问题，管理员可以选择回滚到之前的版本。回滚操作通常涉及以下几个步骤：
- 记录历史版本：在更新DaemonSet之前，通常需要记录当前的版本信息，以便在需要时可以回滚到该版本。
- 触发回滚：当发现问题需要回滚时，管理员可以使用kubectl命令行工具或其他Kubernetes API来触发回滚操作。
- 选择回滚目标：管理员可以选择回滚到上一个版本，或者指定一个特定的历史版本来进行回滚。
- 执行回滚：一旦选择了回滚目标，Kubernetes将开始执行回滚操作，将DaemonSet及其Pod恢复到指定的历史版本。
四、DaemonSet的使用
1、创建DaemonSet
1. 定义YAML文件：首先，需要创建一个YAML文件来描述DaemonSet的规格。这个文件中会包含Pod模板，以及DaemonSet的其他配置信息，如节点选择器（用于指定DaemonSet在哪个节点上运行）。
示例：
apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
name: example-daemonset
labels:
app: example
spec:
selector:
matchLabels:
app: example
template:
metadata:
labels:
app: example
spec:
containers:
- name: my-container
image: my-image在这个例子中，我们创建了一个名为example-daemonset的DaemonSet，它运行一个名为my-container的容器，该容器使用my-image镜像。
2. 使用kubectl创建DaemonSet：一旦定义了YAML文件，就可以使用kubectl命令行工具来创建DaemonSet。
kubectl apply -f daemonset.yaml这里daemonset.yaml是YAML文件的名称。执行这个命令后，Kubernetes将根据YAML文件中的定义创建DaemonSet。
2、管理DaemonSet
1. 查看DaemonSet状态：可以使用kubectl来查看DaemonSet的状态和相关信息。
kubectl get daemonsets这个命令将列出所有的DaemonSet及其状态。
2. 查看DaemonSet详情：要查看特定DaemonSet的详细信息，可以使用以下命令：
kubectl describe daemonset <daemonset-name>将<daemonset-name>替换为要查看的DaemonSet的名称。
3. 更新DaemonSet：当需要更新DaemonSet时，可以编辑原始的YAML文件，然后重新应用它。Kubernetes会处理Pod的滚动更新，确保在更新过程中服务的连续性。
kubectl apply -f updated-daemonset.yaml这里updated-daemonset.yaml是包含更新后配置的YAML文件。
4. 删除DaemonSet：当不再需要DaemonSet时，可以使用以下命令删除它：
kubectl delete daemonset <daemonset-name>同样，将<daemonset-name>替换为要删除的DaemonSet的名称。删除DaemonSet会同时删除它创建的所有Pod。
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