K8s-Pod控制器

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falseprogressDeadlineSeconds: 600 # 部署超时时间（s），默认是600strategy: # 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podmatchLabels:      # Labels匹配规则app: nginx-podmatchExpressions: # 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-podspec:containers:- name: nginximage: nginx:1.17.1ports:- containerPort: 80

2.创建deployment:

创建nginx-deployment.yaml，内容如下：

# vim nginx-deployment.yamlapiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata: name: nginx-deploymentlabels:app: nginx
spec:replicas: 3selector:matchLabels:app: nginxtemplate:metadata: labels:app: nginxspec:containers:- name: nginximage: nginx:1.15.4ports:- containerPort: 80Replicaset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podmatchLabels:      # Labels匹配规则app: nginx-podmatchExpressions: # 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-podspec:containers:- name: nginximage: nginx:1.17.1ports:- 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：​​​​​​​

1. deployment认为所有的pod都是一样的
2. 不用考虑顺序的要求
3. 不用考虑在哪个node节点上运行
4. 可以随意扩容和缩容

有状态：

1. 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
2. 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.yamlapiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: dns-test
spec:containers:- name: busyboximage: busybox:1.28.4args:- /bin/sh- -c- sleep 36000restartPolicy: 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: nginxlabels:app: nginx
spec:ports:- port: 80name: webclusterIP: Noneselector:app: nginx
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet  
metadata:name: nginx-statefulset  namespace: default
spec:serviceName: nginx  replicas: 3  selector:matchLabels:  app: nginxtemplate:  metadata:labels:app: nginx  spec:containers:- name: nginximage: 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）