《Kubernetes》- 认识下Pod的管理者?

本文涉及的产品
容器服务 Serverless 版 ACK Serverless,952元额度 多规格
容器服务 Serverless 版 ACK Serverless,317元额度 多规格
简介: 本文主要介绍 k8s中pod控制器的使用

Pod控制器


一、前头预热


我们已经清楚了Pod是 k8s 中最小的管理单元。想想我们之前是怎么创建 pod,动动小脑袋,隐约想起好像有3种方式!1. 命令式对象管理 2. 命令式对象配置 3. 声明式对象配置 。 如果能想到这三种,说明上篇没白学!但是这三种的创建方式,我们都是围绕 pod 展开的,不管是通过命令直接创建,还是通过 yaml文件配置完再生成,我们生成的 Kind 都是直接指明 Pod,仿佛我们对 pod 的认知也局限于此了。但是今天,小菜就带你认识点不一样的东西,我们可以通过 Pod管理器 来创建 pod!


1)概念


什么是 pod 控制器呢?上面只是简单说了可以用来创建 pod,难道作用也仅此而已,那我何必又多此一举呢~


Pod 控制器,意如其名。就是用来控制 pod的,它是作为管理 pod 的中间层,使用 pod 控制器之后,只需要告诉 pod 控制器,我想要几个pod,想要什么样的pod,它便会为我们创建出满足条件的 pod,并确保每一个 pod 资源都是处于用户期望的目标状态,如果 pod 资源在运行中出现故障,它便会基于指定的策略重新编排 pod


相当于控制器也就是一个管家,可以更好的为我们管理 pod。


通过 pod 控制器创建的 pod还有个最大的不同点,那便是:如果通过直接创建出来的 pod,这种 pod 删除后也就真的删除了,不会重建。而通过 pod 控制器创建的pod,删除后还会基于指定的策略重新创建!


pod控制器 也分为很多种类型,k8s 中支持的控制器类型如下:


  • ReplicaSet:保证副本数量一致维持在期望值,支持 pod 数量扩缩容 和 镜像版本升级


  • Deployment: 通过控制 ReplicaSet 来控制 Pod,支持滚动升级和回退版本


  • Horizontal Pod Autoscaler:可以根据集群负载自动水平调整 pod 的数量


  • DaemonSet: 在集群中的指定 Node 上运行且仅运行一个副本,一般用于守护进程类的任务


  • Job:它创建出来的pod只要完成任务就会立即退出,不需要重启或重建,用于执行一次性任务


  • Cronjob: 它创建的pod负责周期性任务控制,不需要持续后台运行


  • StatefulSet: 管理有状态的应用


这么多控制器,看了也别慌,接下来我们一个个认识过去~


二、实际操作


1)ReplicaSet


ReplicaSet 简称 rs,它的主要作用便是保证一定数量的 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。


我们来看下 RS 的资源清单:


apiVersion: apps/v1   # 版本号
kind: ReplicaSet    # 类型
metadata:             # 元数据信息
  name:         # 名称
  namespace:          # 命名空间
  labels:             # 标签
    key: value
spec:         # 详细描述
  replicas:           # 副本数
  selector:           # 选择器,通过它指定该控制器管理那些Pod
    matchLabels:      # labels 匹配规则
      app: 
    matchExpressions:
    - key: xxx
      operator: xxx
      values: ['xxx', 'xxx']
  template:       # 模板,当副本数量不足时,会根据以下模板创建Pod副本
    metadata:
      labels:
        key: value
    spec:
      containers:
      - name: 
        image:
        ports:
        - containerPort: 


我们这里需要新了解的属性如下:


  • spec.replicas: 副本数量。当前 rs 会创建出来的 pod 数量,默认为 1


  • spec.selector: 选择器。建立 pod 控制器和 pod 之间的关联关系,在 pod 模板上定义 label,在控制器上定义选择器,就可以让pod归属于哪个控制器底下


  • spec.template: 模板。当前控制器创建 pod 所使用的的模板,里面定义内容与上节说到的 pod 定义是一样的


创建RS


我们编写一个 yaml 试着创建一个 RS 控制器:


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通过 kubectl create -f rs.yaml 后可以发现已经存在了两个pod,说明副本数量生效,当我们删除一个 pod,过一会便会自动启动一个 pod!


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扩缩容


既然 RS 创建的时候能控制 pod 的副本数量,当然在运行的时候也能够动态扩缩容。


直接修改


我们通过以下命令,能够直接编辑 rs 的yaml文件


kubectl edit rs rs-ctrl -n cbuc-test


replicas 数量改为 3,保存退出后,可以发现正在运行的pod 数量已经变成了 3 个。


命令修改


除了以上通过修改yaml的方式,我们也可以直接通过命令的方式修改


kubectl scale rs rs-ctrl --replicas=2 -n cbcu-test


以上命令我们是借助 scale 指令的帮助修改 pod 的副本数量。


镜像更新


除了可以控制副本数量,还可以进行镜像的升级。我们上面运行Pod使用的镜像是 nginx:1.14.1 如果我们想要升级镜像版本号同样有两种方法:


直接修改


我们通过以下命令,能够直接编辑 rs 的yaml文件


kubectl edit rs rs-ctrl -n cbuc-test


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编辑镜像版本号后保存退出,可以发现正在运行的pod使用的镜像已经变了


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命令修改


处理以上通过修改yaml的方式,我们也可以直接通过命令的方式修改


kubectl set image rs rs-ctrl nginx=nginx:1.17.1 -n cbuc-test


格式如下:


kubectl set image rs 控制器名称 容器名称=镜像名称:镜像版本 -n 命名空间


删除镜像


如果我们不想要使用该控制器了,最好的方式便是将其删除。我们可以根据资源清单删除


kubectl delete -f rs.yaml


也可以直接删除


kubectl delete deploy rs-ctrl -ncbuc-test


但是我们需要清楚的是,默认情况下,控制器删除后,底下所控制的pod也会对应删除,但是有时候我们只是想单纯的删除控制器,而不想删除pod,就得借助命令选项--cascade=false


kubectl delete rs rs-ctrl -n cbuc-test --cascade=false


2)Deployment


Deployment 控制器简称 Deploy,这个控制器是在kubernetes v1.2版本之后开始引入的。这种控制器并不是直接管理 pod,而是通过管理 ReplicaSet 控制器 来间接管理 pod


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由图可知,Deployment的功能只会更加强大:


  • 支持 ReplicaSet 所有功能


  • 支持发布的停止、继续


  • 支持滚动升级和回滚版本


三大利器,将开发拿捏死死地~我们来看下资源清单是如何配置的:


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从资源清单中我们可以看出,ReplicaSet 中有的,Deployment 都有,而且还增加了许多属性


创建Deploy


准备一份 deploy 资源清单:


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然后通过 kubectl create -f deploy-ctrl.yaml 创建pod控制器,查看结果:


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扩缩容


扩缩容的方式和 ReplicaSet 一样,有两种方式,这里简单带过


直接修改


kubectl edit deploy deploy-ctrl -n cbuc-test


replicas 数量改为 3,保存退出后,可以发现正在运行的pod 数量已经变成了 3 个。


命令修改


kubectl scale deploy deploy-ctrll --replicas=2 -n cbcu-test


镜像更新


Deployment支持两种更新策略: 重建更新滚动更新 ,可以通过 strategy 指定策略类型,支持两个属性:


strategy:     # 指定新的Pod替换旧的Pod的策略, 支持两个属性:
  type:       # 指定策略类型,支持两种策略
    Recreate:     # 在创建出新的Pod之前会先杀掉所有已存在的Pod
    RollingUpdate:  # 滚动更新,就是杀死一部分,就启动一部分,在更新过程中,存在两个版本Pod
  rollingUpdate:    # 当type为RollingUpdate时生效,用于为RollingUpdate设置参数,支持两个属性
    maxUnavailable: # 用来指定在升级过程中不可用Pod的最大数量,默认为25%。
    maxSurge:     # 用来指定在升级过程中可以超过期望的Pod的最大数量,默认为25%。


正常来说 滚动更新 会比较友好,在更新过程中更加趋向于**“无感”**更新


版本回退


Deployment 还支持版本升级过程中的暂停、继续以及版本回退等诸多功能,这些都与rollout有关:


使用方式:


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  • history


显示升级历史记录


kubectl rollout history deploy deploy-ctrl -ncbuc-test


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  • pause


暂停版本升级过程


kubectl rollout pause deploy deploy-ctrl -ncbuc-test


  • restart


重启版本升级过程


kubectl rollout restart deploy deploy-ctrl -ncbuc-test


  • resume


继续已经暂停的版本升级过程


kubectl rollout resume deploy deploy-ctrl -ncbuc-test


  • status


显示当前升级状态


kubectl rollout status deploy deploy-ctrl -ncbuc-test


  • undo


回滚到上一级版本


kubectl rollout undo deploy deploy-ctrl -ncbuc-test


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3)Horizontal Pod Autoscaler


看名字就感觉这个不简单,该控制器简称 HPA ,我们之前是手动控制 pod 的扩容或缩容,但是这中方式并不智能,我们需要随时随地观察资源状态,然后控制副本数量,这是一个相当费时费力的工作~ 因此我们想要能够存在一种能够自动控制 Pod 数量的控制器来帮助我们监测 pod 的使用情况,实现 pod 数量的自动调整。而 K8s 也为我们提供了 Horizontal Pod Autoscaler - HPA


HPA 可以获取每个 pod  的利用率, 然后和 HPS 中定义的指标进行对比,同时计算出需要伸缩的具体数量,然后对 pod 进行调整。


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如果需要监测 pod 的负载情况,我们需要 metrics-server 的帮助,因此我们首先需要先安装 metrics-server


# 安装git
yum install -y git
# 获取mertrics-server
git clone -b v0.3.6 https://github.com/kubernetes-incubator/metrics-server
# 修改metrics-server deploy
vim /root/metrics-server/deploy/1.8+/metrics-server-deployment.yaml
# 添加下面选项
hostNetwork: true
image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/metrics-server-amd64:v0.3.6
args:
- --kubelet-insecure-tls
- --kubelet-preferred-address-types=InternalIP,Hostname,InternalDNS,ExternalDNS,ExternalIP


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然后直接创建即可:


kubectl apply -f /root/metrics-server/deploy/1.8+/


安装结束后我们便可以使用以下命令查看每个node的资源使用情况了


kubectl top node


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查看pod资源使用情况


kubectl top pod -n cbuc-test


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然后我们便可以创建 HPA,准备好资源清单:


apiVersion: autoscaling/v1
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
  name: hpa-ctrl
  namespace: cbuc-test
spec:
  minReplicas: 1        # 最小Pod数量
  maxReplicas: 5        # 最大Pod数量
  targetCPUUtilzationPercentage: 3   # CPU使用率指标
  scaleTargetRef:     # 指定要控制 deploy 的信息
    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    name: deploy-ctrl


# 创建hpa
[root@master /]# kubectl create -f hpa-deploy.yaml
# 查看hpa
[root@master /]# kubectl get hpa -n dev


到这里我们就创建好了一个 HPA,它可以动态对 pod 进行扩缩容,这里就不做测试了,有兴趣的同学可以进行压测,看看结果是否如自己所期望的~


4)DaemonSet


DaemonSet 控制器简称 DS ,它的作用便是可以保证在集群中的每一台(或指定)节点上都运行一个副本。这个作用场景一般是用来做日志采集或节点监控。


如果一个Pod提供的功能是节点级别的(每个节点都需要且只需要一个),那么这类Pod就适合使用 DaemonSet 类型的控制器创建


特点:


  • 每向集群添加一个节点时,指定的 Pod 副本也将会被添加到该节点上


  • 当节点从集群中移除时,Pod 也将被回收


资源清单模板


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其实不难发现,该清单跟 Deployment 几乎一致,因此我们不妨大胆猜测,这个控制器就是针对 Deployment 改良的懒人工具,可以自动帮我们创建Pod~


实战清单:


apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: pc-daemonset
  namespace: dev
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-pod
  template:
    metadata:
      labels:
    app: nginx-pod
    spec:
      containers:
      - name: nginx
      image: nginx:1.14-alpine


通过该清单创建后,我们可以发现在每个 Node 节点上都创建了 nginx pod~


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5)Job


Job,意如其名,该控制器的任务便是 负责批量处理(一次要处理指定数量任务)短暂的一次性(每个任务仅运行一次就结束)的任务。


特点:


  • Job创建的Pod执行成功结束时,Job会记录成功结束的pod数量


  • 当成功结束的pod达到指定的数量时,Job将完成执行


资源清单模板:


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这里重启策略是必须指明的,且只能为 Never 或 OnFailure,原因如下:


  • 如果指定为OnFailure,则job会在pod出现故障时重启容器,而不是创建pod,failed次数不变


  • 如果指定为Never,则job会在pod出现故障时创建新的pod,并且故障pod不会消失,也不会重启,failed次数加1


  • 如果指定为Always的话,就意味着一直重启,意味着job任务会重复去执行了,当然不对,所以不能设置为 Always


实战清单:


apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: job-ctrl
  namespace: cbuc-test
  labels:
    app: job-ctrl
spec:
  manualSelector: true
  selector:
    matchLabels:
      app: job-pod
  template:
    metadata:
      labels:
        app: job-pod
    spec:
      restartPolicy: Never
      containers:
      - name: test-pod
        image: cbuc/test/java:v1.0
        command: ["bin/sh","-c","for i in 9 8 7 6 5 4 3 2 1; do echo $i;sleep 2;done"]


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通过观察pod状态可以看到,pod在运行完毕任务后,就会变成Completed状态


6)CronJob


CronJob控制器简称 CJ,它的作用是以 Job 控制器为管理单位,借助它管理 pod 资源对象。Job 控制器定义的任务在创建时便会立刻执行,但 cronJob 控制器可以控制其运行的 时间点重复运行 的方式。


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资源清单模板:


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其中 并发执行策略 有以下几种:


  • Allow: 允许 Jobs 并发运行


  • Forbid: 禁止并发运行,如果上一次运行尚未完成,则跳过下一次运行


  • Replace: 替换,取消当前正在运行的作业并用新作业替换它


实战清单:


apiVersion: batch/v1beta1
kind: CronJob
metadata:
  name: cj-ctrl
  namespace: cbuc-test
  labels:
    controller: cronjob
spec:
  schedule: "*/1 * * * *"
  jobTemplate:
    metadata:
    spec:
    template:
    spec:
      restartPolicy: Never
      containers:
      - name: test
      image: cbuc/test/java:v1.0
      command: ["bin/sh","-c","for i in 9 8 7 6 5 4 3 2 1; do echo $i;sleep3;done"]


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从结果上看我们也已经成功实现了定时任务,每秒执行了一次~


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