Kubernetes(K8S) 入门进阶实战完整教程-06k8s的Pod控制器01-ReplicaSet和Deployment
Pod控制器概述
● 在kubernetes中，按照Pod的创建方式可以将其分为两类：
○ 自主式Pod：kubernetes直接创建出来的Pod，这种Pod删除后就没有了，也不会重建。
○ 控制器创建Pod：通过Pod控制器创建的Pod，这种Pod删除之后还会自动重建。
● Pod控制器：Pod控制器是管理Pod的中间层，使用了Pod控制器之后，我们只需要告诉Pod控制器，想要多少个什么样的Pod就可以了，它就会创建出满足条件的Pod并确保每一个Pod处于用户期望的状态，如果Pod在运行中出现故障，控制器会基于指定的策略重启或重建Pod。
● 在kubernetes中，有很多类型的Pod控制器，每种都有自己的适合的场景，常见的有下面这些：
○ ReplicationController：比较原始的Pod控制器，已经被废弃，由ReplicaSet替代。
○ ReplicaSet：保证指定数量的Pod运行，并支持Pod数量变更，镜像版本变更。
○ Deployment：通过控制ReplicaSet来控制Pod，并支持滚动升级、版本回退。
○ Horizontal Pod Autoscaler：可以根据集群负载自动调整Pod的数量，实现削峰填谷。
○ DaemonSet：在集群中的指定Node上都运行一个副本，一般用于守护进程类的任务。
○ Job：它创建出来的Pod只要完成任务就立即退出，用于执行一次性任务。
○ CronJob：它创建的Pod会周期性的执行，用于执行周期性的任务。
○ StatefulSet：管理有状态的应用。
ReplicaSet
- 概述
ReplicaSet的作用主要是保证一定数量的Pod能够正常运行，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数量的扩缩容和版本镜像的升级。 - ReplicaSet的资源清单文件
apiVersion: apps/v1 # 版本号
kind: ReplicaSet # 类型
metadata: # 元数据
name: # rs名称
namespace: # 所属命名空间
labels: #标签
controller: rs
spec: # 详情描述
replicas: 3 # 副本数量
selector: # 选择器，通过它指定该控制器管理哪些po
matchLabels: # Labels匹配规则
app: nginx-pod
matchExpressions: # Expressions匹配规则
- {key: app, operator: In, values: [nginx-pod]}
template: # 模板，当副本数量不足时，会根据下面的模板创建pod副本
metadata:
labels:
app: nginx-pod
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.17.1
ports:
- containerPort: 80
● 在这里，需要新了解的配置项就是spec下面几个选项：
○ replicas：指定副本数量，其实就是当然rs创建出来的Pod的数量，默认为1.
○ selector：选择器，它的作用是建立Pod控制器和Pod之间的关联关系，采用了Label Selector机制（在Pod模块上定义Label，在控制器上定义选择器，就可以表明当前控制器能管理哪些Pod了）。
○ template：模板，就是当前控制器创建Pod所使用的模板，里面其实就是前面学过的Pod的定义。
3. 创建pc-replicaset.yaml文件
apiVersion: apps/v1
kind: ReplicaSet
metadata:
name: pc-replicaset
namespace: dev
spec:
replicas: 3
selector:
matchLabels:
app: nginx-pod
template:
metadata:
labels:
app: nginx-pod
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.17.1
创建ReplicaSet控制器,并查看
kubectl create -f pc-replicaset.yaml
kubectl get rs/ReplicaSet -n dev
期望副本数量 当前副本数量 准备好提供服务的副本数量
NAME DESIRED CURRENT READY AGE CONTAINERS IMAGES SELECTOR
pc-replicaset 3 3 3 6m35s nginx nginx:1.17.1 app=nginx-pod
- Pod数量的扩缩容
（1）编辑rs的副本数量，修改spec:replicase:6即可
kubectl edit rs pc-replicaset -n dev
再次查看rs的副本数量
kubectl get rs -n dev
（2）使用命令实现，使用scale命令实现扩缩容，后面--replicas=n直接指定目标数量即可
kubectl scale rs pc-replicaset --replicas=2 -n dev
kubectl get rs -n dev
kubectl get pods -n dev -o wide # 发现只剩下两个pod了
- Pod中镜像的升级
# 使用编辑命令继续修改，将spec:containers:image:nginx:1.17.2
kubectl edit rs pc-replicaset -n dev
# 查看修改后的ReplicaSet结果
kubectl get rs pc-replicaset -n dev -o wide
# 使用set命令实现镜像升级
# 语法
kubectl set image rs rs名称 容器名称=镜像版本 -n 命名空间
# 命令
kubectl set image rs pc-replicaset nginx=nginx:1.17.1 -n dev
- 删除ReplicaSet
# 使用kubectl delete rs 命令会删除ReplicaSet和它管理的Pod
# 在kubernetes删除rs控制器之前，会先将其replicascaler调整为0，等待所有的Pod被删除后，在执行rs对象的删除
kubectl delete rs pc-replicaset -n dev
# 如果希望仅删除ReplicaSet对象，保留Pod,可以使用kubectl delete命令时添加--cascade=false选项（不推荐）
kubectl delete ReplicaSet pc-replicaset --cascade=false -n dev
# 也可以使用yaml直接删除（推荐）
kubectl delete -f pc-replicaset.yaml
Deployment基础
- 为了更好的解决服务编排的问题，kubernetes在v1.2版本开始，引入了Deployment控制器。值得一提的是，Deployment控制器并不直接管理Pod，而是通过管理ReplicaSet来间接管理Pod，即：Deployment管理ReplicaSet，ReplicaSet管理Pod。所以Deployment的功能比ReplicaSet强大。
- Deployment的主要功能如下
- 支持ReplicaSet的所有功能
- 支持发布的停止和继续
- 支持版本滚动更新和版本回退
- Deployment的资源清单
apiVersion: apps/v1 # 版本号
kind: Deployment # 类型
metadata: # 元数据
name: # rs名称
namespace: # 所属命名空间
labels: #标签
controller: deploy
spec: # 详情描述
replicas: 3 # 副本数量
revisionHistoryLimit: 3 # 保留历史版本，默认为10 (实质上通过保留ReplicaSet来实现的版本回退)
paused: false # 暂停部署，默认是false
progressDeadlineSeconds: 600 # 部署超时时间（s），默认是600
strategy: # 策略
type: RollingUpdate # 滚动更新策略
rollingUpdate: # 滚动更新
maxSurge: 30% # 最大额外可以存在的副本数，可以为百分比，也可以为整数 maxUnavailable: 30% # 最大不可用状态的 Pod 的最大值，可以为百分
比，也可以为整数
maxUnavailable: 30% # 最大不可用状态的Pod的最大值，可以为百分比，也可以为整数
selector: # 选择器，通过它指定该控制器管理哪些pod
matchLabels: # Labels匹配规则
app: nginx-pod
matchExpressions: # Expressions匹配规则
- {key: app, operator: In, values: [nginx-pod]}
template: # 模板，当副本数量不足时，会根据下面的模板创建pod副本
metadata:
labels:
app: nginx-pod
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.17.1
ports:
- containerPort: 80
- 创建pc-deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: pc-deployment
namespace: dev
spec:
replicas: 3
selector:
matchLabels:
app: nginx-pod
template:
metadata:
labels:
app: nginx-pod
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.17.1
- 创建Deployment
kubectl create -f pc-deployment.yaml
kubectl get deploy -n dev -o wide
kubectl get pod -n dev -o wide
# UP-TO-DATE: 最新版本的Pod数量；AVAILABLE：当前可用的Pod数量；
# 查看Deployment对应的ReplicaSet
kubectl get ReplicaSet -n dev -o wide
Deployment的扩缩容
- 使用scale命令实现扩缩容
kubectl scale deploy pc-deployment --replicas=5 -n dev - 编辑的方式实现扩缩容，修改spec:replicas:2
kubectl edit deploy pc-deployment -n dev
Deployment升级策略（镜像更新）
- Deployment支持两种镜像更新的策略，重建更新和滚动更新（默认），可以通过strategy选项进行配置
strategy: 指定新的Pod替代旧的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经存在的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，存在两个版本的Pod
rollingUpdate：当type为RollingUpdate的时候生效，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的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%。
- 重建更新
编辑pc-deployment.yaml, 在spec节点下添加更新策略
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: pc-deployment
namespace: dev
spec:
replicas: 3 # 副本数量
strategy: # 镜像更新策略
type: Recreate # 重建更新
selector: # 选择器，通过它指定该控制器可以管理哪些Pod
labels:
app: nginx-pod
template:
metadata:
labels:
app: nginx-pod
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.17.1
重新更新下一我们的deployment
kubectl apply -f pc-deployment.yaml
额外开一个窗口监听我们的pod的状态
kubectl get pod -n dev -w
更新我们的镜像版本，查看Pod是否是重建更新的
（1）方法1,编辑更新
kubectl edit deploy pc-deployment -n dev
（2）方法2，命令更新
kubectl set image deploy pc-deployment nginx=nginx:1.17.1 -n dev
3. 滚动更新
编辑pc-deployment.yaml文件，添加滚动更新策略
strategy: # 镜像更新策略
type: RollingUpdate # 滚动更新
rollingUpdate:
maxSurge: 25%
maxUnavailable: 25%
升级镜像版本
kubectl edit deploy pc-deployment -n dev
在动态观察的时候发现，pod是停止一些，启动一些，滚动更新 kubectl get pod -n dev -w -w表示动态监视pod状态的变化
镜像更新中rs/ReplicaSet的变化
# 查看rs，发现原来的rs依旧存在，只是Pod的数量变为0，而后又产生了一个rs，Pod的数量变为3
# 其实这就是deployment能够进行版本回退的奥妙所在
kubectl get rs -n dev
[root@master pod-controller]# kubectl get rs -n dev
NAME DESIRED CURRENT READY AGE
pc-deployment-5d89bdfbf9 0 0 0 10m
pc-deployment-675d469f8b 3 3 3 8m6s
[root@master pod-controller]#
版本回退
- Deployment支持版本升级过程中的暂停、继续功能以及版本回退等诸多功能：
# 版本升级相关功能
kubetl rollout 参数 deploy xx # 支持下面的选择
# status 显示当前升级的状态
# history 显示升级历史记录
# pause 暂停版本升级过程
# resume 继续已经暂停的版本升级过程
# restart 重启版本升级过程
# undo 回滚到上一级版本 （可以使用--to-revision回滚到指定的版本）
- 重新创建我们的deployment和Pod,加上参数--record, 该参数可以记录deployment的整个更新过程
还是根据上面的pc-deployment.yaml文件创建
kubectl create -f pc-deployment.yaml --record
# 开启两个窗口监听我们的replicaset和pod
kubectl get rs -n dev -w
kubectl get pod -n dev -w
- 镜像更新
kubectl set image deployment pc-deployment nginx=nginx:1.17.2 -n dev
此时我们查看到两个监听的窗口，发现根据镜像更新策略删除了旧的pod, 创建了新的pod，而replicaset是停止了旧的，创建了新的 - 我们查看一下replicaset/rs的数量
kubectl get rs/replicaset -n dev
发现有两个rs，老的和新的都有，只不过老的里面没有pod了
- 为什么老的pod都没有了还要留着老的replicaset呢？
因为通过它用来进行版本的回退，所谓的版本回退其实就是把新rs上的pod删除掉，在老的rs上创建对应的pod就可以了。 - 回退到指定版本
kubectl rollout undo deploy pc-deployment -n dev --to-revision=2 - 回滚到上一个版本
kubectl rollout undo deploy pc-deployment -n dev
注意：无论是回滚到上一个版本还是回滚到指定版本，该版本都会变成最新的版本号。
金丝雀发布
- Deployment支持更新过程中的控制，如暂停更新操作（pause）或继续更新操作（resume）。
例如有一批新的Pod资源创建完成后立即暂停更新过程，此时，仅存在一部分新版本的应用，主体部分还是旧的版本。然后，再筛选一小部分的用户请求到新版本的Pod应用，继续观察能够稳定的按照期望的方式运行，如果没有问题之后再继续完成余下的Pod资源的滚动更新，否则立即回滚操作。 - 更新deployment的版本，并配置暂停deployment
kubectl set image deploy pc-deployment nginx=nginx:1.17.3 -n dev && kubectl rollout pause deploy pc-deployment -n dev - 确保更新的没问题了，我们继续更新
kubectl rollout resume deployment pc-deployment -n dev - 再次查看更新状态
kubectl rollout status deploy pc-deployment -n dev - 删除deployment
kubectl delete -f pc-deployment.yaml
