k8s学习笔记之六:Pod控制器(kube-controller-manager)

第一章、什么是kube-controller-manager？

Controller Manager 由 kube-controller-manager 和 cloud-controller-manager 组成， 是Kubernetes 的大脑， 它通过 apiserver 监控整个集群的状态， 并确保集群处于预期的工作状态。

kube-controller-manager 由一系列的控制器组成

 1 Replication Controller
 2 Node Controller
 3 CronJob Controller
 4 Daemon Controller
 5 Deployment Controller
 6 Endpoint Controller
 7 Garbage Collector
 8 Namespace Controller
 9 Job Controller
10 Pod AutoScaler
11 RelicaSet
12 Service Controller
13 ServiceAccount Controller
14 StatefulSet Controller
15 Volume Controller
16 Resource quota Controller

cloud-controller-manager 在 Kubernetes 启用 Cloud Provider 的时候才需要， 用来配合云服务提供商的控制， 也包括一系列的控制器， 如 

1 Node Controller
2 Route Controller
3 Service Controller

第二章、常见Pod控制器及含义

Replication Controller

Replication Controller 保证了在所有时间内，都有特定数量的Pod副本正在运行，如果太多了，Replication Controller就杀死几个，如果太少了，Replication Controller会新建几个，和直接创建的pod不同的是，Replication Controller会替换掉那些删除的或者被终止的pod，不管删除的原因是什么（维护阿，更新啊，Replication Controller都不关心）。基于这个理由，我们建议即使是只创建一个pod，我们也要使用Replication Controller。Replication Controller 就像一个进程管理器，监管着不同node上的多个pod,而不是单单监控一个node上的pod,Replication Controller 会委派本地容器来启动一些节点上服务（Kubelet ,Docker）。
Replication Controller只会对那些RestartPolicy = Always的Pod的生效，（RestartPolicy的默认值就是Always）,Replication Controller 不会去管理那些有不同启动策略pod
Replication Controller永远不会自己关闭，但是，我们并不希望Replication Controller成为一个长久存在的服务。服务可能会有多个Pod组成，这些Pod又被多个Replication Controller控制着，我们希望Replication Controller 会在服务的生命周期中被删除和新建（例如在这些pod中发布一个更新），对于服务和用户来说，Replication Controller是通过一种无形的方式来维持着服务的状态

ReplicaSets

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。

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。

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..cluster.local为Cluster Domain，

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

 第三章、简单示例

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

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

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

#spec.updateStrategy.rollingUpdate.partition #该参数可以控制statefulset的升级策略,可使用金丝雀和灰度发布的功能