Kubernetes之控制器详解

2022-04-08 09:14:46

Kubernetes控制器介绍

Pod通过控制器实现应用的运维，如伸缩、升级等，控制器决定了创建pod资源的方式和类型，在集群上管理和运行容器的对象通过label-selector 相关联。

控制器又称之为工作负载，分别包含以下类型控制器：

5种控制器类型

Deployment
StatefulSet
DaemonSet
Job
CronJob

1.deployment

deployment详解参见：https://www.cnblogs.com/wuxinchun/p/15226903.html

deployment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
应用场景: web 服务

[root@k8s-master yaml]# cat nginx-deployment.yaml 
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
  namespace: default
spec:
  replicas: 3 #副本数
  selector:
    matchLabels:
     app: nginx-pod
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-pod
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.17.2

#创建资源
[root@k8s-master yaml]# kubectl create -f nginx.deployment.yaml

#查看创建的pod资源、控制器和副本
[root@k8s-master yaml]# kubectl get deploy,rs,pod
NAME                               READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
deployment.apps/nginx-deployment   3/3     3            3           8m8s

NAME                                          DESIRED   CURRENT   READY   AGE
replicaset.apps/nginx-deployment-7c7477c7ff   3         3         3       8m8s

NAME                                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/nginx-deployment-7c7477c7ff-486lz   1/1     Running   0          8m8s
pod/nginx-deployment-7c7477c7ff-8fn2b   1/1     Running   0          8m8s
pod/nginx-deployment-7c7477c7ff-jks7j   1/1     Running   0          8m8s

#查看历史版本
[root@k8s-master yaml]# kubectl rollout history deployment nginx-deployment 
deployment.apps/nginx-deployment 
REVISION  CHANGE-CAUSE
1         <none>

2. SatefulSet

SatefulSet特点：

部署有状态应用
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

有状态和无状态的区别：

无状态：

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

有状态：

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
实例之间不对等的关系，以及依靠外部存储的应用。

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）

示例：先创建DNS资源

[root@k8s-master yaml]# cat dns-test.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: dns-test
spec:
  containers:
  - name: busybox
    image: busybox:1.28.4
    args:
    - /bin/sh
    - -c
    - sleep 36000
  restartPolicy: Never
[root@k8s-master yaml]# kubectl apply -f dns-test.yaml 
pod/dns-test created
[root@k8s-master yaml]# kubectl get pod -o wide
NAME       READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP              NODE        NOMINATED NODE   READINESS GATES
dns-test   1/1     Running   0          13s   10.244.36.112   k8s-node1   <none>           <none>

再用statefulset控制器类型创建nginx pod资源，并创建无头服务资源

[root@k8s-master yaml]# cat sts.yaml 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx
  labels:
    app: nginx
spec:
  ports:
  - port: 80
    name: web
  clusterIP: None
  selector:
    app: nginx
---
apiVersion: apps/v1 
kind: StatefulSet  
metadata:
  name: nginx-statefulset  
  namespace: default
spec:
  serviceName: nginx  
  replicas: 3  
  selector:
    matchLabels:  
       app: nginx
  template:  
    metadata:
      labels:
        app: nginx  
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:latest  
        ports:
        - containerPort: 80

[root@k8s-master yaml]# 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
[root@k8s-master yaml]# kubectl get pod,svc -o wide
NAME                      READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP               NODE        NOMINATED NODE   READINESS GATES
pod/dns-test              1/1     Running   0          8m26s   10.244.36.112    k8s-node1   <none>           <none>
pod/nginx-statefulset-0   1/1     Running   0          6m46s   10.244.36.113    k8s-node1   <none>           <none>
pod/nginx-statefulset-1   1/1     Running   0          6m29s   10.244.169.147   k8s-node2   <none>           <none>
pod/nginx-statefulset-2   1/1     Running   0          6m26s   10.244.36.114    k8s-node1   <none>           <none>

NAME                 TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE     SELECTOR
service/kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1    <none>        443/TCP   5d8h    <none>
service/nginx        ClusterIP   None         <none>        80/TCP    6m46s   app=nginx

#验证DNS解析,解析pod的唯一域名和自身的IP
[root@k8s-master yaml]# kubectl exec -it dns-test sh
kubectl exec [POD] [COMMAND] is DEPRECATED and will be removed in a future version. Use kubectl exec [POD] -- [COMMAND] instead.
/ # nslookup nginx-statefulset-0
Server:    10.96.0.10
Address 1: 10.96.0.10

nslookup: can‘t resolve ‘nginx-statefulset-0‘
//在busybox容器去解析nginxpod域名异常，期望值应该根据nginx-statefulset-0解析出对应的pod IP为10.244.36.113

总结：StatefulSet与Deployment区别：StatefulSet创建的pod是有身份的！

身份三要素：

域名 nginx-statefulset-0.nginx
主机名 nginx-statefulset-0
存储（PVC）

3.DaemonSet

特点：

在每一个Node上运行一个Pod
新加入的Node也同样会自动运行一个Pod
应用场景：Agent、监控

示例：用DaemonSet 控制器类型创建nginx pod资源，没有指定副本replicats，它会根据node节点的个数创建，如果再新加一个node节点，也会给新node节点创建pod

[root@k8s-master yaml]# cat ds.yaml 
apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet 
metadata:
  name: nginx-deployment
  labels:
    app: nginx
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.15.4
        ports:
        - containerPort: 80

[root@k8s-master yaml]# kubectl apply -f ds.yaml 

# DaemonSet会在每个node节点都创建一个Pod
# 如果再新加一个node节点，也会给新node节点创建pod
[root@k8s-master yaml]# kubectl get pods -o wide

4.Job

Job分为普通任务（Job）和定时任务（CronJob）

一次性执行
应用场景：离线数据处理，视频解码等业务:https://kubernetes.io/docs/concepts/workloads/controllers/jobs-run-to-completion/

示例：用job控制器类型创建资源，执行算圆周率的命令，保持后2000位，创建过程等同于在计算，重试次数默认是6次，修改为4次，当遇到异常时Never状态会重启，所以要设定次数。

# vim job.yaml
apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: pi
spec:
  template:
    spec:
      containers:
      - name: pi
        image: perl
        command: ["perl",  "-Mbignum=bpi", "-wle", "print bpi(2000)"]
      restartPolicy: Never
  backoffLimit: 4

在node节点提前下载perl镜像，因为镜像比较大所以提前下载好
node1 node2节点：
# docker pull perl

创建过程等同于在计算
# kubectl apply -f job.yaml 
job.batch/pi created

查看状态
# kubectl get pods
# kubectl describe pod pi-tkdlc 

查看日志，看计算结果，结果输出到控制台
# kubectl logs pi-tkdlc
3.141592653589793.............................................共2000位

查看日志，看计算结果，结果输出到控制台

5.CronJob

特点：

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/

示例：每隔一分钟输出一条信息，打印hello

[root@k8s-master yaml]# cat cronjob.yaml 
apiVersion: batch/v1beta1
kind: CronJob
metadata:
  name: hello
spec:
  schedule: "*/1 * * * *"
  jobTemplate:
    spec:
      template:
        spec:
          containers:
          - name: hello
            image: busybox
            args:
            - /bin/sh
            - -c
            - date; echo Hello from the Kubernetes cluster
          restartPolicy: OnFailure




#创建资源
[root@k8s-master yaml]# kubectl create -f cronjob.yaml
[root@k8s-master yaml]# kubectl get cronjob
NAME    SCHEDULE      SUSPEND   ACTIVE   LAST SCHEDULE    AGE
hello      */1 * * * *         False         0         <none>          25s
[root@k8s-master yaml]# kubectl get pods

#查看日志，内容输出到控制台
[root@k8s-master yaml]# kubectl logs hello-1630755720-2psh8
Sat Sep  4 11:42:20 UTC 2021
Hello from the Kubernetes cluster


#等待一分钟后又会再执行一次
[root@k8s-master yaml]# kubectl get pods
[root@k8s-master yaml]# kubectl logs hello-1630755720-2psh8

#最后删除资源，不然第二天服务器宕机
[root@k8s-master yaml]# kubectl delete -f cronjob.yaml

原文链接：https://blog.csdn.net/weixin_45691464/article/details/106326605