Kubernetes对象之ReplicaSet

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说到ReplicaSet对象，得先说说ReplicationController（简称为RC）。在旧版本的Kubernetes中，只有ReplicationController对象。它的主要作用是确保Pod以你指定的副本数运行，即如果有容器异常退出，会自动创建新的 Pod 来替代；而异常多出来的容器也会自动回收。可以说，通过ReplicationController，Kubernetes实现了集群的高可用性。

在新版本的 Kubernetes 中建议使用 ReplicaSet（简称为RS ）来取代 ReplicationController。ReplicaSet 跟 ReplicationController 没有本质的不同，只是名字不一样，并且 ReplicaSet 支持集合式的 selector（ReplicationController 仅支持等式）。

虽然也 ReplicaSet 可以独立使用，但建议使用 Deployment 来自动管理 ReplicaSet，这样就无需担心跟其他机制的不兼容问题（比如 ReplicaSet 不支持 rolling-update 但 Deployment 支持），并且Deployment还支持版本记录、回滚、暂停升级等高级特性。Deployment 的详细介绍和使用方法参见。

ReplicationController和Pod一样，都是Kubernetes中的对象，因此创建方式类似。通过yaml或json描述文件来定义一个ReplicationController对象。一个最简单的ReplicationController的定义如下：

apiVersion: v1
kind: ReplicationController
metadata:
  name: nginx
spec:
  replicas: 3
  selector:
    app: nginx
  template:
    metadata:
      name: nginx
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 80

下面简要解释一下上述ReplicationController描述文件中的关键点：

• kind字段代表你要新建的对象类型。此处指定为ReplicationController。

• spec.selector字段指定为你需要管理的Pod的label（label的意义体现在此处）。这儿将spec.selector设置为app: nginx，意味着所有包含label：app: nginx的Pod都将被这个RC管理。

• spec.replicas字段代表了受此RC管理的Pod，需要运行的副本数。

• template模块用于定义Pod，包括Pod的名字，Pod拥有的label以及Pod中运行的应用。

上面的RC通过kubectl apply命令创建成功后，Kubernetes会在所有可用的Node上，新建三个Pod。每个Pod都有一个app: nginx的label，并且每个Pod中都运行一个nginx容器。一旦其中某个Pod发生故障停止运行了，Controller Manager都能够及时发现，然后根据当前RC定义，创建出一个新的Pod，从而使包含label：app: nginx的Pod的运行副本数始终为3。

Kubernetes官方强烈建议避免直接使用ReplicaSet，而应该通过Deployment来创建RS和Pod。

由于ReplicaSet是ReplicationController的代替物，因此用法基本相同，唯一的区别在于ReplicaSet支持集合式的selector。一个典型的RS描述文件如下：

apiVersion: apps/v1
kind: ReplicaSet
metadata:
  name: frontend
  labels:
    app: guestbook
    tier: frontend
spec:
  
  
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      tier: frontend
    matchExpressions:
      - {key: tier, operator: In, values: [frontend]}
  template:
    metadata:
      labels:
        app: guestbook
        tier: frontend
    spec:
      containers:
      - name: php-redis
        image: gcr.io/google_samples/gb-frontend:v3
        resources:
          requests:
            cpu: 100m
            memory: 100Mi
        env:
        - name: GET_HOSTS_FROM
          value: dns
        ports:
        - containerPort: 80

以上RS描述文件中，selector除了可以使用matchLabels，还支持集合式的操作：

   matchExpressions:
      - {key: tier, operator: In, values: [frontend]}

ReplicaSet的删除

使用kubectl delete命令会删除此RS以及它管理的Pod。在Kubernetes删除RS前，会将RS的replica调整为0，等待所有的Pod被删除后，在执行RS对象的删除。

如果希望仅仅删除RS对象（保留Pod），请使用kubectl delete命令时添加--cascade=false选项。

ReplicaSet的伸缩

通过修改.spec.replicas的值可以实时修改RS运行的Pod数量。

Horizontal Pod Autoscaler（HPA）

RS可以通过HPA来根据一些运行时指标实现自动伸缩，下面是一个简单的例子：

apiVersion: autoscaling/v1
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
  name: frontend-scaler
spec:
  scaleTargetRef:
    kind: ReplicaSet
    name: frontend
  minReplicas: 3
  maxReplicas: 10
  targetCPUUtilizationPercentage: 50

可以通过kubectl create -f来创建HPA或者使用

# 注意此命令并不会调用HAP定义,而是直接通过命令达到自动扩容效果,与上面通过yml效果类似
kubectl autoscale rs frontend --max=10