Kubernetes系列之Kubernetes Pod控制器

limx

2020-03-03

#一、常见Pod控制器及含义

ReplicaSet是下一代复本控制器。ReplicaSet和 Replication Controller之间的唯一区别是现在的选择器支持。Replication Controller只支持基于等式的selector（env=dev或environment!=qa），但ReplicaSet还支持新的，基于集合的selector（version in (v1.0, v2.0)或env notin (dev, qa)）。
大多数kubectl支持Replication Controller的命令也支持ReplicaSets。rolling-update命令有一个例外。如果想要滚动更新功能，请考虑使用Deployments。此外， rolling-update命令是必须的，而Deployments是声明式的，因此我们建议通过rollout命令使用Deployments。
虽然ReplicaSets可以独立使用，但是今天它主要被 Deployments 作为协调pod创建，删除和更新的机制。当使用Deployments时，不必担心管理他们创建的ReplicaSets。Deployments拥有并管理其ReplicaSets。
###2、 Deployment
Deployment为Pod和Replica Set（下一代Replication Controller）提供声明式更新。
你只需要在Deployment中描述你想要的目标状态是什么，Deployment controller就会帮你将Pod和Replica Set的实际状态改变到你的目标状态。你可以定义一个全新的Deployment，也可以创建一个新的替换旧的Deployment。
一个典型的用例如下：
1.使用Deployment来创建ReplicaSet。ReplicaSet在后台创建pod。检查启动状态，看它是成功还是失败。
2.然后，通过更新Deployment的PodTemplateSpec字段来声明Pod的新状态。这会创建一个新的ReplicaSet，Deployment会按照控制的速率将pod从旧的ReplicaSet移动到新的ReplicaSet中。
3.如果当前状态不稳定，回滚到之前的Deployment revision。每次回滚都会更新Deployment的revision。
4.扩容Deployment以满足更高的负载。
5.暂停Deployment来应用PodTemplateSpec的多个修复，然后恢复上线。
6.根据Deployment 的状态判断上线是否hang住了。
7.清除旧的不必要的ReplicaSet。

###3、 StatefulSet

StatefulSet是为了解决有状态服务的问题（对应Deployments和ReplicaSets是为无状态服务而设计），其应用场景包括
1.稳定的持久化存储，即Pod重新调度后还是能访问到相同的持久化数据，基于PVC来实现
2.稳定的网络标志，即Pod重新调度后其PodName和HostName不变，基于Headless Service（即没有Cluster IP的Service）来实现
3.有序部署，有序扩展，即Pod是有顺序的，在部署或者扩展的时候要依据定义的顺序依次依次进行（即从0到N-1，在下一个Pod运行之前所有之前的Pod必须都是Running和Ready状态），基于init containers来实现
4.有序收缩，有序删除（即从N-1到0）
从上面的应用场景可以发现，StatefulSet由以下几个部分组成：
1.用于定义网络标志（DNS domain）的Headless Service
2.用于创建PersistentVolumes的volumeClaimTemplates
3.定义具体应用的StatefulSet
StatefulSet中每个Pod的DNS格式为statefulSetName-{0..N-1}.serviceName.namespace.svc.cluster.local，其中
1.serviceName为Headless Service的名字
2.0..N-1为Pod所在的序号，从0开始到N-1
3.statefulSetName为StatefulSet的名字
4.namespace为服务所在的namespace，Headless Servic和StatefulSet必须在相同的namespace
5.svc.cluster.local为Cluster Domain
###4、DaemonSet
DaemonSet保证在每个Node上都运行一个容器副本，常用来部署一些集群的日志、监控或者其他系统管理应用。典型的应用包括：
日志收集，比如fluentd，logstash等
系统监控，比如Prometheus Node Exporter，collectd，New Relic agent，Ganglia gmond等
系统程序，比如kube-proxy, kube-dns, glusterd, ceph等
#二、常用Pod控制器示例
###1、Deployment
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata: 
name: myapp-deploy
spec:
replicas: 5
selector: 
matchLabels:
app: myapp
release: canary
template:
metadata:
labels:
app: myapp
release: canary
spec:
containers:
- name: myapp
image: ikubernetes/myapp:v2
ports:
- name: httpd
containerPort: 80
###2、Deployment + DaemonSet
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: redis
namespace: default
spec:
replicas: 1
selector:
matchLabels:
app: redis
role: logstor
template:
metadata:
labels:
app: redis
role: logstor
spec:
containers:
- name: redis
image: redis:4.0-alpine
ports:
- name: redis
containerPort: 6379

apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
name: filebeat-ds
spec:
selector:
matchLabels:
app: filebeat
release: stable
template:
metadata:
labels:
app: filebeat
release: stable
spec:
containers:

name: filebeat
image: ikubernetes/filebeat:5.6.5-alpine
env:
- name: REDIS_HOST
  value: redis.default.svc.cluster.local
- name: REDIS_LOG_LEVEL
  value: info
```
###3、StatefulSet
```
  apiVersion: v1
  kind: Service
  metadata:
  name: nginx
  labels:
  app: nginx
  spec:
  ports:
  - port: 80
    name: web
    clusterIP: None
    selector:
    app: nginx
    apiVersion: apps/v1beta1
    kind: StatefulSet
    metadata:
    name: web
    spec:
    serviceName: "nginx"
    replicas: 2
    template:
    metadata:
    labels:
    app: nginx
    spec:
    containers:
name: nginx
image: gcr.io/google_containers/nginx-slim:0.8
ports:
- containerPort: 80
  name: web
  volumeMounts:
- name: www
  mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
    name: www
    annotations:
    volume.alpha.kubernetes.io/storage-class: anything
    spec:
    accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
    resources:
    requests:
    storage: 1Gi
```
#三、Pod完整示例字段讲解
```
    yaml格式的pod定义文件完整内容：
    apiVersion: v1 #必选，版本号，例如v1
    kind: Pod #必选，Pod
    metadata: #必选，元数据
    name: string #必选，Pod名称
    namespace: string #必选，Pod所属的命名空间
    labels: #自定义标签
  - name: string #自定义标签名字
    annotations: #自定义注释列表
  - name: string
    spec: #必选，Pod中容器的详细定义
    containers: #必选，Pod中容器列表
  - name: string #必选，容器名称
    image: string #必选，容器的镜像名称
    imagePullPolicy: [Always | Never | IfNotPresent] #获取镜像的策略 Alawys表示下载镜像 IfnotPresent表示优先使用本地镜像，否则下载镜像，Nerver表示仅使用本地镜像
    command: [string] #容器的启动命令列表，如不指定，使用打包时使用的启动命令
    args: [string] #容器的启动命令参数列表
    workingDir: string #容器的工作目录
    volumeMounts: #挂载到容器内部的存储卷配置
  - name: string #引用pod定义的共享存储卷的名称，需用volumes[]部分定义的的卷名
    mountPath: string #存储卷在容器内mount的绝对路径，应少于512字符
    readOnly: boolean #是否为只读模式
    ports: #需要暴露的端口库号列表
  - name: string #端口号名称
    containerPort: int #容器需要监听的端口号
    hostPort: int #容器所在主机需要监听的端口号，默认与Container相同
    protocol: string #端口协议，支持TCP和UDP，默认TCP
    env: #容器运行前需设置的环境变量列表
  - name: string #环境变量名称
    value: string #环境变量的值
    resources: #资源限制和请求的设置
    limits: #资源限制的设置
    cpu: string #Cpu的限制，单位为core数，将用于docker run --cpu-shares参数
    memory: string #内存限制，单位可以为Mib/Gib，将用于docker run --memory参数
    requests: #资源请求的设置
    cpu: string #Cpu请求，容器启动的初始可用数量
    memory: string #内存清楚，容器启动的初始可用数量
    livenessProbe: #对Pod内个容器健康检查的设置，当探测无响应几次后将自动重启该容器，检查方法有exec、httpGet和tcpSocket，对一个容器只需设置其中一种方法即可
    exec: #对Pod容器内检查方式设置为exec方式
    command: [string] #exec方式需要制定的命令或脚本
    httpGet: #对Pod内个容器健康检查方法设置为HttpGet，需要制定Path、port
    path: string
    port: number
    host: string
    scheme: string
    HttpHeaders:
- name: string
  value: string
  tcpSocket: #对Pod内个容器健康检查方式设置为tcpSocket方式
  port: number
  initialDelaySeconds: 0 #容器启动完成后首次探测的时间，单位为秒
  timeoutSeconds: 0 #对容器健康检查探测等待响应的超时时间，单位秒，默认1秒
  periodSeconds: 0 #对容器监控检查的定期探测时间设置，单位秒，默认10秒一次
  successThreshold: 0
  failureThreshold: 0
  securityContext:
  privileged: false
  restartPolicy: [Always | Never | OnFailure] #Pod的重启策略，Always表示一旦不管以何种方式终止运行，kubelet都将重启，OnFailure表示只有Pod以非0退出码退出才重启，Nerver表示不再重启该Pod
  nodeSelector: obeject #设置NodeSelector表示将该Pod调度到包含这个label的node上，以key：value的格式指定
  imagePullSecrets: #Pull镜像时使用的secret名称，以key：secretkey格式指定
  - name: string
    hostNetwork: false #是否使用主机网络模式，默认为false，如果设置为true，表示使用宿主机网络
    volumes: #在该pod上定义共享存储卷列表
  - name: string #共享存储卷名称（volumes类型有很多种）
    emptyDir: {} #类型为emtyDir的存储卷，与Pod同生命周期的一个临时目录。为空值
    hostPath: string #类型为hostPath的存储卷，表示挂载Pod所在宿主机的目录
    path: string #Pod所在宿主机的目录，将被用于同期中mount的目录
    secret: #类型为secret的存储卷，挂载集群与定义的secre对象到容器内部
    scretname: string
    items:
- key: string
  path: string
  configMap: #类型为configMap的存储卷，挂载预定义的configMap对象到容器内部
  name: string
  items:
- key: string
  path: string