【kubernetes】pod控制器详解

一、pod控制器概述

1、Pod控制器作用

Pod控制器，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。

2、pod控制器的类型

（1） ReplicaSet

作用：代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

注： ReplicaSet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来间接管理 ReplicaSet。

（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。因为RC在滚动升级之后，会造成服务访问中断，于是K8S引入了Deployment资源

（3）DaemonSet

通常用于部署需要在每个node节点上都要部署的daemon（守护进程）级别的无状态应用
理论上可以在K8S集群的所有node节点上都创建一个相同的Pod副本，无论node节点何时加入到K8S集群（需要考虑到taint污点和cordon不可调度的影响）
ds资源配置不需要设置Pod副本数量replicas

（4）StatefulSet

管理有状态应用

（5）Job

一次性的部署短期任务的Pod资源，只要完成就立即退出，不需要重启或重建

（6）Cronjob

周期性的部署短期任务的Pod资源，Pod容器不会持续运行

3、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，控制器通过 label-selector 与 Pod 相关联。
Pod 通过控制器实现应用的运维，如伸缩，升级等。

二、pod控制器详解

1、Deployment

部署无状态应用
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
应用场景：web服务

示例：

vim nginx-deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
  labels:
    app: nginx	
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.15.4
        ports:
        - containerPort: 80

kubectl create -f nginx-deployment.yaml

kubectl get pods,deploy,rs

2、SatefulSet

部署有状态应用
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
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
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
有序收缩，有序删除（即从N-1到0） StatefulSet 也确保 Pod 是有序删除的，即从 N-1 到 0 的顺序。
常见的应用场景：数据库

创建SatefulSet控制器

1、先创建一个Headless Service

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  labels:
    app: demo-svc
  name: demo1-svc
  namespace: xy101
spec:
  ports:
  - name: http
    port: 8080
    protocol: TCP
    targetPort: 80
  selector:
    app: myapp
  type: CluserIP
  clusterIP: None

基于这个service去创建SatefulSet控制器

若要减少副本数量，以倒序的顺序开始删除

副本的删除

当删除-个 Statefulset 时，该 Statefulset 不提供任何终止 Pod 的保证。为了实现 Statefulset 中的 Pod 可以有序且体面地终止，可以在删除之前将 Statefulset 缩容到 0
 
kubectl delete -n xy101 pod demo2-sts-1 #删除前后pod名称不会发生改变

解析pod的ip

kubectl run -n xy101 demo-pod --image=soscscs/myapp:v1  #测试pod
kubectl exec -it -n xy101 demo-pod -- sh
cat /etc/resolv.conf
nslookup pod名称.svc名称.serivce名称
nslookup demo2-sts-0.demo1-svc.xy101.svc.cluster.local

进行滚动升级的时候，同样是倒序升级

持久化存储

vim demo2-sts.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  labels:
    app: demo2-sts
  name: demo2-sts
  namespace: xy101
spec:
  serviceName: demo1-svc
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: myapp
  template:
    metadata:
      labels:
        app: myapp
    spec:
      containers:
      - image: soscscs/myapp:v1
        name: myapp
        ports:
        - containerPort: 80
        resources: {}
        volumeMounts:
        - name: demo2-sts-pvc
          mountPath: /mnt
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: demo2-sts-pvc
    spec:
      accessModes:
      - ReadWriteOnce
      resources:
        requests:
          storage: 2Gi
      storageClassName: nfs-client-storageclass
 
kubectl apply -f demo2-sts.yaml 
kubectl get pod -n xy101
kubectl get pv,pvc -n xy101

[root@master01 day12]# kubectl delete -n xy101 pod demo2-sts-0
pod "demo2-sts-0" deleted
[root@master01 day12]# kubectl delete -n xy101 pod demo2-sts-1
pod "demo2-sts-1" deleted
[root@master01 day12]# kubectl get pod -n xy101 
NAME          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
demo-pod      1/1     Running   0          176m
demo2-sts-0   1/1     Running   0          6s
demo2-sts-1   1/1     Running   0          2s
demo2-sts-2   1/1     Running   0          7m5s
 
 
 
#无论怎么删除pod，数据都不会丢失

3、DaemonSet

DaemonSet 确保全部（或者一些）Node 上运行同一个 Pod 的副本。当有 Node 加入集群时，也会为他们新增一个 Pod 。当有 Node 从集群移除时，这些 Pod 也会被回收。删除 DaemonSet 将会删除它创建的所有 Pod。

使用 DaemonSet 的一些典型用法：
●运行集群存储 daemon，例如在每个 Node 上运行 glusterd、ceph。
●在每个 Node 上运行日志收集 daemon，例如fluentd、logstash。
●在每个 Node 上运行监控 daemon，例如 Prometheus Node Exporter、collectd、Datadog 代理、New Relic 代理，或 Ganglia gmond。
应用场景：Agent

vim demo3-ds.yaml 
apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  labels:
    app: myapp
  name: myapp-ds
  namespace: xy101
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: myapp
  template:
    metadata:
      labels:
        app: myapp
    spec:
      containers:
      - image: soscscs/myapp:v1
        name: myapp
        ports:
        - containerPort: 80
        resources: {}

4 、job

Job分为普通任务（Job）和定时任务（CronJob）
常用于运行那些仅需要执行一次的任务
应用场景：数据库迁移、批处理脚本、kube-bench扫描、离线数据处理，视频解码等业务
https://kubernetes.io/docs/concepts/workloads/controllers/jobs-run-to-completion/

vim demo4-job.yaml 
apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  labels:
    app: demo4-job
  name: demo4-job
  namespace: xy101
spec:
  template:
    metadata:
      labels:
        app: myapp
    spec:
      volumes:
      - name: scj-vol
        hostPath:
          path: /data/volumes
          type: DirectoryOrCreate
      containers:
      - image: soscscs/myapp:v1
        name: myapp
        ports:
        - containerPort: 80
        command:
        - sh
        - -c
        - "for i in $(seq 1 10); do echo scj like xjj on $(data) >> /mnt/scj.txt; sleep 1; done; exit 0"                    #只执行十次每隔一秒
        volumeMounts:
        - name: scj-vol
          mountPath: /mnt
        resources: {}
      restartPolicy: Never

5、cronjob

周期性任务，像Linux的Crontab一样。
周期性任务
应用场景：通知，备份
https://kubernetes.io/docs/tasks/job/automated-tasks-with-cron-jobs/

vim demo5-cj.yaml
apiVersion: batch/v1beta1
kind: CronJob
metadata:
  labels:
    app: demo5-cj
  name: demo5-cj
  namespace: xy101
spec:
  schedule: "*/1 * * * *"           #周期性执行任务
  concurrencyPolicy: Allow          #CronJob 允许并发任务执行
  startingDeadlineSeconds: 20       #过了截止时间20秒，CronJob 就不会开始任务
  successfulJobsHistoryLimit: 3     #保留的成功完成的任务数
  failedJobsHistoryLimit: 3         #保留已完成和失败的任务数
  jobTemplate:
    spec:
      #backoffLimit: 2
      template:
        metadata:
          labels:
            app: myapp
        spec:
          volumes:
          - name: scj-vol
            hostPath:
              path: /data/volumes
              type: DirectoryOrCreate
          containers:
          - image: soscscs/myapp:v1
            name: myapp
            ports:
            - containerPort: 80
            command:
            - sh
            - -c
            - "for i in $(seq 1 10); do echo scj like xjj on $(data) >> /mnt/scj.txt; sleep 1; done; exit 0"
            volumeMounts:
            - name: scj-vol
              mountPath: /mnt