K8s控制器類型及演示[IT運維培訓]

一、Pod控制器

Pod 的分類

1、自主式 Pod

Pod 退出后不會被創(chuàng)建

2、控制器管理的 Pod

在控制器的生命周期里，始終要維持 Pod 的副本數(shù)目

3、控制器類型

Replication Controller和ReplicaSetDeploymentDaemonSetStatefulSetJobCronJobHPA全稱Horizontal Pod AutoscalerReplication Controller和ReplicaSetReplicaSet (RS)是下一代的 Replication Controller(RC)，官方推薦使用ReplicaSet。

ReplicaSet 和 Replication Controller 的唯一區(qū)別是選擇器的支持，ReplicaSet 支持新的基于集合的選擇器需求。

ReplicaSet 確保任何時間都有指定數(shù)量的 Pod 副本在運行。

雖然 ReplicaSets 可以獨立使用，但今天它主要被Deployments 用作協(xié)調 Pod 創(chuàng)建、刪除和更新的機制。推薦了解黑馬程序員linux云計算+運維開發(fā)課程。

1）Deployment

Deployment 為 Pod 和 ReplicaSet 提供了一個申明式的定義方法。

.典型的應用場景：

用來創(chuàng)建Pod和ReplicaSet滾動更新和回滾擴容和縮容暫停與恢復

2）DaemonSet

DaemonSet 確保全部（或者某些）節(jié)點上運行一個 Pod 的副本。當有節(jié)點加入集群時， 也會為他們新增一個 Pod 。當有節(jié)點從集群移除時，這些 Pod 也會被回收。刪除 DaemonSet 將會刪除它創(chuàng)建的所有 Pod。

DaemonSet 的典型用法：

在每個節(jié)點上運行集群存儲 DaemonSet，例如 glusterd、ceph。在每個節(jié)點上運行日志收集 DaemonSet，例如 fluentd、logstash。在每個節(jié)點上運行監(jiān)控 DaemonSet，例如 Prometheus Node Exporter、zabbix agent等一個簡單的用法是在所有的節(jié)點上都啟動一個 DaemonSet，將被作為每種類型的 daemon 使用。

一個稍微復雜的用法是單獨對每種 daemon 類型使用多個 DaemonSet，但具有不同的標志， 并且對不同硬件類型具有不同的內(nèi)存、CPU 要求。

3）StatefulSet

StatefulSet 是用來管理有狀態(tài)應用的工作負載 API 對象。實例之間有不對等關系，以及實例對外部數(shù)據(jù)有依賴關系的應用，稱為“有狀態(tài)應用”

StatefulSet 用來管理 Deployment 和擴展一組 Pod，并且能為這些 Pod 提供序號和唯一性保證。

StatefulSets 對于需要滿足以下一個或多個需求的應用程序很有價值：

穩(wěn)定的、唯一的網(wǎng)絡標識符。穩(wěn)定的、持久的存儲。有序的、優(yōu)雅的部署和縮放。有序的、自動的滾動更新。Job執(zhí)行批處理任務，僅執(zhí)行一次任務，保證任務的一個或多個Pod成功結束。

4）CronJob

Cron Job 創(chuàng)建基于時間調度的 Jobs。

一個 CronJob 對象就像 crontab (cron table) 文件中的一行，它用 Cron 格式進行編寫，并周期性地在給定的調度時間執(zhí)行 Job。

HPA根據(jù)資源利用率自動調整service中Pod數(shù)量，實現(xiàn)Pod水平自動縮放。

二、Pod控制器使用示例

ReplicaSet舉例

1、編輯以下yaml文件：

[root@server1 ~]# vim rs.yaml 

[root@server1 ~]# cat rs.yaml 

apiVersion: apps/v1

kind: ReplicaSet

metadata:

    name: replicaset-example

spec:

  replicas: 2 #啟動pod的副本數(shù)

  selector: #定義選擇器為標簽選擇器。

    matchLabels:

      app: nginx

  template:

    metadata:

      labels:

        app: nginx #定義容器的標簽

    spec: #定義容器

      containers:

      - name: nginx

        image: nginx

2、運行

以上使用的控制器的RS，RS控制器通過pod的標簽（matchLabels）來控制pod的數(shù)量，使用apply命令可以實現(xiàn)創(chuàng)建，更新pod，而create命令創(chuàng)建后若需要更新只能刪除之后再創(chuàng)建，因此建議使用apply：

[root@server1 ~]# kubectl apply -f rs.yaml 

replicaset.apps/replicaset-example created

[root@server1 ~]# kubectl apply -f rs.yaml 

replicaset.apps/replicaset-example unchanged

3、查看狀態(tài)：

[root@server1 ~]# kubectl get pod

NAME                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE

replicaset-example-p6sv6   1/1     Running   0          34s

replicaset-example-s5jps   1/1     Running   0          34s

[root@server1 ~]# kubectl get rs #獲取rs的信息

NAME                 DESIRED   CURRENT   READY   AGE

replicaset-example   2         2         2       36s

[root@server1 ~]# kubectl get pod -o wide

NAME                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE      NOMINATED NODE   READINESS GATES

replicaset-example-p6sv6   1/1     Running   0          38s   10.244.1.14   server2   <none>           <none>

replicaset-example-s5jps   1/1     Running   0          38s   10.244.2.21   server3   <none>           <none>

可以看出一且正常，接下來進行pod的拉伸與壓縮：

4、拉伸副本數(shù)：

[root@server1 ~]# vim rs.yaml 

[root@server1 ~]# cat rs.yaml 

apiVersion: apps/v1

kind: ReplicaSet

metadata:

    name: replicaset-example

spec:

  replicas: 4 #拉伸為4個

  selector:

    matchLabels:

      app: nginx

  template:

    metadata:

      labels:

        app: nginx

    spec:

      containers:

      - name: nginx

        image: nginx

[root@server1 ~]# kubectl apply -f rs.yaml 

replicaset.apps/replicaset-example configured

5、查看pod數(shù)

[root@server1 ~]# kubectl get pod

NAME                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE

replicaset-example-p6sv6   1/1     Running   0          97s

replicaset-example-s5jps   1/1     Running   0          97s

replicaset-example-wzclz   1/1     Running   0          21s

replicaset-example-zk4mb   1/1     Running   0          21s

已經(jīng)被拉伸成了4個。


6、縮減

[root@server1 ~]# vim rs.yaml 

[root@server1 ~]# cat rs.yaml 

apiVersion: apps/v1

kind: ReplicaSet

metadata:

    name: replicaset-example

spec:

  replicas: 2 #縮減為2個

  selector:

    matchLabels:

      app: nginx

  template:

    metadata:

      labels:

        app: nginx

    spec:

      containers:

      - name: nginx

        image: nginx

[root@server1 ~]# kubectl apply -f rs.yaml 

replicaset.apps/replicaset-example configured

[root@server1 ~]# kubectl get pod

NAME                       READY   STATUS        RESTARTS   AGE

replicaset-example-p6sv6   1/1     Running       0          2m6s

replicaset-example-s5jps   1/1     Running       0          2m6s

可以看出刪除的是剛剛創(chuàng)建的那兩個pod。

7、更改一個pod 的標簽：

[root@server1 ~]# kubectl label pod replicaset-example-s5jps app=myapp --overwrite   #將標簽強制更改為myapp
pod/replicaset-example-s5jps labeled
[root@server1 ~]# kubectl get pod --show-labels
NAME                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE     LABELS
replicaset-example-p6sv6   1/1     Running   0          3m56s   app=nginx
replicaset-example-s5jps   1/1     Running   0          3m56s   app=myapp
replicaset-example-w98nk   1/1     Running   0          26s     app=nginx

可以看出現(xiàn)在有3個pod，兩個標簽為nginx一個為myapp，RS控制器的工作原理就是維持標簽為nginx的pod個數(shù)有2個，因此當我們更改一個pod的標簽后，RS又會給我們創(chuàng)建一個標簽為nginx的pod，而當我們將標簽為myapp的pod刪除后RS控制器不會有操作：

[root@server1 ~]# kubectl delete pod replicaset-example-s5jps

pod "replicaset-example-s5jps" deleted

[root@server1 ~]# kubectl get pod --show-labels

NAME                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE    LABELS

replicaset-example-p6sv6   1/1     Running   0          5m8s   app=nginx

replicaset-example-w98nk   1/1     Running   0          98s    app=nginx

8、再更改驗證：

[root@server1 ~]# kubectl label pod replicaset-example-p6sv6 app=myapp --overwrite #首先保證3個pod

pod/replicaset-example-p6sv6 labeled

[root@server1 ~]# kubectl get pod --show-labels

NAME                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE     LABELS

replicaset-example-p6sv6   1/1     Running   0          6m4s    app=myapp

replicaset-example-w98nk   1/1     Running   0          2m34s   app=nginx

replicaset-example-x2lq9   1/1     Running   0          26s     app=nginx

[root@server1 ~]# kubectl label pod replicaset-example-p6sv6 app=nginx --overwrite

pod/replicaset-example-p6sv6 labeled

[root@server1 ~]# kubectl get pod --show-labels

NAME                       READY   STATUS        RESTARTS   AGE     LABELS

replicaset-example-p6sv6   1/1     Running       0          6m23s   app=nginx

replicaset-example-w98nk   1/1     Running       0          2m53s   app=nginx

replicaset-example-x2lq9   0/1     Terminating   0          45s     app=nginx

[root@server1 ~]# kubectl get pod --show-labels

NAME                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE     LABELS

replicaset-example-p6sv6   1/1     Running   0          6m25s   app=nginx

replicaset-example-w98nk   1/1     Running   0          2m55s   app=nginx

以上實驗可以看出，當集群里有3個標簽是nginx的pod的時候，RS控制器又會幫我們將最后創(chuàng)建的pod刪除。
實驗后刪除：

[root@server1 ~]# kubectl delete -f rs.yaml 

replicaset.apps "replicaset-example" deleted

Deployment控制器示例

1、編輯yaml文件：

Deployment控制器示例 編輯yaml文件：

[root@server1 ~]# vim deployment.yaml 

[root@server1 ~]# cat deployment.yaml 

apiVersion: apps/v1

kind: Deployment

metadata:

  name: deployment-nginx

  labels:

    app: nginx

spec:

  replicas: 2

  selector:

    matchLabels:

      app: nginx

  template:

    metadata:

      labels:

        app: nginx

    spec:

      containers:

      - name: nginx

        image: ikubernetes/myapp:v1

        ports:

        - containerPort: 80

2、創(chuàng)建pod：

[root@server1 ~]# kubectl apply -f deployment.yaml
deployment.apps/deployment-nginx created
[root@server1 ~]# kubectl get pod
NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE
deployment-nginx-56d786cd98-kx5pw   1/1     Running   0          23s
deployment-nginx-56d786cd98-qgcjl   1/1     Running   0          23s

[root@server1 ~]# kubectl get rs
NAME                          DESIRED   CURRENT   READY   AGE
deployment-nginx-56d786cd98   2         2         2       28s
[root@server1 ~]# kubectl get deployments.apps   #查看deployments
NAME               READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
deployment-nginx   2/2     2            2           32s

以上運行結果可以看出deployments底層也是由RS實現(xiàn)的，接下來

3、進行拉伸：

[root@server1 ~]# vim deployment.yaml 

[root@server1 ~]# cat deployment.yaml 

apiVersion: apps/v1

kind: Deployment

metadata:

  name: deployment-nginx

  labels:

    app: nginx

spec:

  replicas: 4 #拉伸為4個

  selector:

    matchLabels:

      app: nginx

  template:

    metadata:

      labels:

        app: nginx

    spec:

      containers:

      - name: nginx

        image: ikubernetes/myapp:v1

        ports:

        - containerPort: 80

[root@server1 ~]# kubectl apply -f deployment.yaml 

deployment.apps/deployment-nginx configured

[root@server1 ~]# kubectl get pod

NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE

deployment-nginx-56d786cd98-942dh   1/1     Running   0          26s

deployment-nginx-56d786cd98-kx5pw   1/1     Running   0          108s

deployment-nginx-56d786cd98-qgcjl   1/1     Running   0          108s

deployment-nginx-56d786cd98-zb8s8   1/1     Running   0          26s

可以看出已經(jīng)拉伸為4個。接下來進行

4、滾動更新：

[root@server1 ~]# vim deployment.yaml 

[root@server1 ~]# cat deployment.yaml 

apiVersion: apps/v1

kind: Deployment

metadata:

  name: deployment-nginx

  labels:

    app: nginx

spec:

  replicas: 4

  selector:

    matchLabels:

      app: nginx

  template:

    metadata:

      labels:

        app: nginx

    spec:

      containers:

      - name: nginx

        image: ikubernetes/myapp:v2 #更新到v2

        ports:

        - containerPort: 80

[root@server1 ~]# kubectl apply -f deployment.yaml 

deployment.apps/deployment-nginx configured

[root@server1 ~]# kubectl get pod -o wide

NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP            NODE      NOMINATED NODE   READINESS GATES

deployment-nginx-868855d887-2zh45   1/1     Running   0          2m39s   10.244.2.26   server3   <none>           <none>

deployment-nginx-868855d887-87m22   1/1     Running   0          2m34s   10.244.1.20   server2   <none>           <none>

deployment-nginx-868855d887-hb6mv   1/1     Running   0          2m39s   10.244.1.19   server2   <none>           <none>

deployment-nginx-868855d887-v8ndt   1/1     Running   0          2m33s   10.244.2.27   server3   <none>           <none>

[root@server1 ~]# curl 10.244.2.26

Hello MyApp | Version: v2 | Pod Name

可以看出更新時控制器新建一個rs，然后再新建4個pod，原來的rs依然存在，為了方便我們

5、進行回滾：

[root@server1 ~]# vim deployment.yaml 

[root@server1 ~]# cat deployment.yaml 

apiVersion: apps/v1

kind: Deployment

metadata:

  name: deployment-nginx

  labels:

    app: nginx

spec:

  replicas: 4

  selector:

    matchLabels:

      app: nginx

  template:

    metadata:

      labels:

        app: nginx

    spec:

      containers:

      - name: nginx

        image: ikubernetes/myapp:v1

        ports:

        - containerPort: 80

[root@server1 ~]# kubectl apply -f deployment.yaml 

deployment.apps/deployment-nginx configured

[root@server1 ~]# kubectl get pod

NAME                                READY   STATUS              RESTARTS   AGE

deployment-nginx-56d786cd98-78m7z   0/1     ContainerCreating   0          4s

deployment-nginx-56d786cd98-8hnns   1/1     Running             0          9s

deployment-nginx-56d786cd98-lcvzw   1/1     Running             0          9s

deployment-nginx-56d786cd98-xkjhq   0/1     ContainerCreating   0          3s

deployment-nginx-868855d887-2zh45   1/1     Running             0          3m22s

deployment-nginx-868855d887-hb6mv   1/1     Terminating         0          3m22s

deployment-nginx-868855d887-v8ndt   1/1     Terminating         0          3m16s

[root@server1 ~]# kubectl get pod

NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE

deployment-nginx-56d786cd98-78m7z   1/1     Running   0          26s

deployment-nginx-56d786cd98-8hnns   1/1     Running   0          31s

deployment-nginx-56d786cd98-lcvzw   1/1     Running   0          31s

deployment-nginx-56d786cd98-xkjhq   1/1     Running   0          25s

可以看出原來v1版本的rs被重新啟用，再原來的rs下面新建4個pod。當然我門也可以使用kubectl delete rs --all命令刪除不用的rs（注意：正在使用的rs不會刪除）：

[root@server1 ~]# kubectl delete rs --all

replicaset.apps "deployment-nginx-56d786cd98" deleted

replicaset.apps "deployment-nginx-868855d887" deleted

[root@server1 ~]# kubectl get pod

NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE

deployment-nginx-56d786cd98-6r589   1/1     Running   0          21s

deployment-nginx-56d786cd98-hvz24   1/1     Running   0          21s

deployment-nginx-56d786cd98-k62lj   1/1     Running   0          21s

deployment-nginx-56d786cd98-ss97z   1/1     Running   0          21s

[root@server1 ~]# kubectl get rs

NAME                          DESIRED   CURRENT   READY   AGE

deployment-nginx-56d786cd98   4         4         4       24s #正在使用的RS不會刪除

實驗后刪除：

[root@server1 ~]# kubectl delete -f deployment.yaml 

deployment.apps "deployment-nginx" deleted

DaemonSet舉例

1、編輯yaml

DaemonSet控制器保證每個節(jié)點上都運行一個pod：

[root@server1 ~]# vim daemonset.yaml 

[root@server1 ~]# cat daemonset.yaml 

apiVersion: apps/v1

kind: DaemonSet

metadata:

  name: daemonset-example

  labels:

    app: zabbix-agent

spec:

  selector:

    matchLabels:

      name: zabbix-agent

  template:

    metadata:

      labels:

        name: zabbix-agent

    spec:

      containers:

  - name: zabbix-agent

        image: zabbix/zabbix-agent

2、創(chuàng)建pod：

[root@server1 ~]# kubectl apply -f daemonset.yaml 

daemonset.apps/daemonset-example created

[root@server1 ~]# kubectl get pod

NAME                      READY   STATUS    RESTARTS   AGE

daemonset-example-ctbgh   1/1     Running   0          6m5s

daemonset-example-mdqzk   1/1     Running   0          6m5s

[root@server1 ~]# kubectl get pod -o wide

NAME                      READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP            NODE      NOMINATED NODE   READINESS GATES

daemonset-example-ctbgh   1/1     Running   0          7m16s   10.244.2.32   server3   <none>           <none>

daemonset-example-mdqzk   1/1     Running   0          7m16s   10.244.1.25   server2   <none>           <none>

可以看出我們的每個節(jié)點（server3和server2）上都運行了一個pod

3、刪除一個pod：

[root@server1 ~]# kubectl delete pod daemonset-example-ctbgh

pod "daemonset-example-ctbgh" deleted

[root@server1 ~]# kubectl get pod -o wide

NAME                      READY   STATUS              RESTARTS   AGE     IP            NODE      NOMINATED NODE   READINESS GATES

daemonset-example-998ck   0/1     ContainerCreating   0          8s      <none>        server3   <none>           <none>

daemonset-example-mdqzk   1/1     Running             0          8m22s   10.244.1.25   server2   <none>           <none>

[root@server1 ~]# kubectl get pod -o wide

NAME                      READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP            NODE      NOMINATED NODE   READINESS GATES

daemonset-example-998ck   1/1     Running   0          24s     10.244.2.33   server3   <none>           <none>

daemonset-example-mdqzk   1/1     Running   0          8m38s   10.244.1.25   server2   <none>           <none>

可以看出刪除后DaemonSet控制器又會幫我們創(chuàng)建pod，以保證每個節(jié)點運行一個pod。

實驗后刪除：

[root@server1 ~]# kubectl delete -f daemonset.yaml 

daemonset.apps "daemonset-example" deleted

Job控制器舉例

1、編輯yaml

Job控制器只運行一次

[root@server1 ~]# vim job.yaml 

[root@server1 ~]# cat job.yaml 

apiVersion: batch/v1

kind: Job

metadata:

  name: pi

spec:

  template:

    spec:

      containers:

  - name: pi

        image: perl #利用perl計算圓周率

        command: ["perl",  "-Mbignum=bpi", "-wle", "print      bpi(2000)"]

      restartPolicy: Never

  backoffLimit: 4 #容器啟動失敗重啟4次之后不再重啟。

2、創(chuàng)建
kubectl apply -f job.yaml

由于Job只運行一次，因此運行完后狀態(tài)為Completed，我們可以查看日志獲取結果：

可以看出計算成功。

實驗后刪除：

[root@server1 ~]# kubectl delete -f job.yaml 

job.batch "pi" deleted

CronJob控制器舉例

CronJob控制器用于定時執(zhí)行任務：

[root@server1 ~]# vim cronjob.yaml 

[root@server1 ~]# cat cronjob.yaml 

apiVersion: batch/v1beta1

kind: CronJob

metadata:

  name: cronjob-example

spec:

  schedule: "* * * * "

  jobTemplate:

    spec:

      template:

        spec:

          containers:

  - name: cronjob

            image: busybox

            args:

- /bin/sh

             - -c

             - date; echo Hello from k8s cluster #輸出信息

          restartPolicy: OnFailure

Crontab

其中schedule字段與crontab里面的寫法相同，" * * * *"表示每分鐘執(zhí)行任務。

1、創(chuàng)建pod：

[root@server1 ~]# kubectl apply -f cronjob.yaml 

cronjob.batch/cronjob-example created

root@server1 ~]# kubectl get pod

NAME                               READY   STATUS              RESTARTS   AGE

cronjob-example-1587387120-ngt6n   0/1     ContainerCreating   0          16s

[root@server1 ~]# kubectl get pod #等待一分鐘

NAME                               READY   STATUS              RESTARTS   AGE

cronjob-example-1587387120-ngt6n   0/1     Completed           0          60s

cronjob-example-1587387180-hbwzb   0/1     ContainerCreating   0          9s

可以看出每分鐘運行一個pod，查看日志獲取輸出信息：

[root@server1 ~]# kubectl logs cronjob-example-1587387120-ngt6n

Mon Apr 20 12:52:30 UTC 2020

Hello from k8s cluster

[root@server1 ~]# kubectl logs cronjob-example-1587387180-hbwzb

Mon Apr 20 12:53:35 UTC 2020

Hello from k8s cluster

可以看出輸出也是每分鐘輸出一次，也可以使用以下命令查看cronjob的信息：

[root@server1 ~]# kubectl get cronjobs

NAME              SCHEDULE    SUSPEND   ACTIVE   LAST SCHEDULE   AGE

cronjob-example   * * * * *   False     1        16s             3m10s

[root@server1 ~]# kubectl get job -w #查看job信息并且持續(xù)輸出

NAME                         COMPLETIONS   DURATION   AGE

cronjob-example-1587387120   1/1           20s        2m23s

cronjob-example-1587387180   1/1           35s        92s

cronjob-example-1587387240   1/1           20s        32s

實驗后刪除

[root@server1 ~]# kubectl delete -f cronjob.yaml 

cronjob.batch "cronjob-example" deleted

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