《Kubernetes》- 认识下Pod的管理者？
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2021-05-13 13:55
大家好，我是小菜，前面几篇文章我们已经从 k8s 集群的搭建然后到 k8s 中NameSpace 再说到了 k8s 中 Pod 的使用，如果还干到意犹未尽，那么接下来的 Pod 控制器 同样是一道硬菜！死鬼~看完记得给我来个三连哦！
本文主要介绍
k8s中pod控制器的使用如有需要，可以参考
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前文回顾：
既然有 pod 的存在，那便需要对pod 进行管理，控制器又怎么了少的了，那么接下来的时间交给小菜，带你一探到底！
Pod控制器
一、前头预热
我们已经清楚了Pod是 k8s 中最小的管理单元。想想我们之前是怎么创建 pod，动动小脑袋，隐约想起好像有3种方式！1. 命令式对象管理 2. 命令式对象配置 3. 声明式对象配置 。如果能想到这三种，说明上篇没白学！但是这三种的创建方式，我们都是围绕 pod 展开的，不管是通过命令直接创建，还是通过 yaml文件配置完再生成，我们生成的 Kind 都是直接指明 Pod，仿佛我们对 pod 的认知也局限于此了。但是今天，小菜就带你认识点不一样的东西，我们可以通过 Pod管理器 来创建 pod！
1）概念
什么是 pod 控制器呢？上面只是简单说了可以用来创建 pod，难道作用也仅此而已，那我何必又多此一举呢~
Pod 控制器，意如其名。就是用来控制 pod的，它是作为管理 pod 的中间层，使用 pod 控制器之后，只需要告诉 pod 控制器，我想要几个pod，想要什么样的pod，它便会为我们创建出满足条件的 pod，并确保每一个 pod 资源都是处于用户期望的目标状态，如果 pod 资源在运行中出现故障，它便会基于指定的策略重新编排 pod
相当于控制器也就是一个管家，可以更好的为我们管理 pod。
通过 pod 控制器创建的 pod还有个最大的不同点，那便是：如果通过直接创建出来的 pod，这种 pod 删除后也就真的删除了，不会重建。而通过 pod 控制器创建的pod，删除后还会基于指定的策略重新创建！
pod控制器 也分为很多种类型，k8s 中支持的控制器类型如下：
ReplicaSet：保证副本数量一致维持在期望值，支持 pod 数量扩缩容 和 镜像版本升级 Deployment： 通过控制 ReplicaSet 来控制 Pod，支持滚动升级和回退版本 Horizontal Pod Autoscaler：可以根据集群负载自动水平调整 pod 的数量 DaemonSet： 在集群中的指定 Node 上运行且仅运行一个副本，一般用于守护进程类的任务 Job：它创建出来的pod只要完成任务就会立即退出，不需要重启或重建，用于执行一次性任务 Cronjob： 它创建的pod负责周期性任务控制，不需要持续后台运行 StatefulSet： 管理有状态的应用
这么多控制器，看了也别慌，接下来我们一个个认识过去~
二、实际操作
1）ReplicaSet
ReplicaSet 简称 rs，它的主要作用便是保证一定数量的 pod 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 数量的扩缩容和镜像版本的升降级。
我们来看下 RS 的资源清单：
apiVersion: apps/v1 # 版本号
kind: ReplicaSet # 类型
metadata: # 元数据信息
name: # 名称
namespace: # 命名空间
labels: # 标签
key: value
spec: # 详细描述
replicas: # 副本数
selector: # 选择器，通过它指定该控制器管理那些Pod
matchLabels: # labels 匹配规则
app:
matchExpressions:
- key: xxx
operator: xxx
values: ['xxx', 'xxx']
template: # 模板，当副本数量不足时，会根据以下模板创建Pod副本
metadata:
labels:
key: value
spec:
containers:
- name:
image:
ports:
- containerPort:
我们这里需要新了解的属性如下：
spec.replicas： 副本数量。当前 rs 会创建出来的 pod 数量，默认为 1 spec.selector： 选择器。建立 pod 控制器和 pod 之间的关联关系，在 pod 模板上定义 label，在控制器上定义选择器，就可以让pod归属于哪个控制器底下 spec.template： 模板。当前控制器创建 pod 所使用的的模板，里面定义内容与上节说到的 pod 定义是一样的
创建RS
我们编写一个 yaml 试着创建一个 RS 控制器：
通过 kubectl create -f rs.yaml 后可以发现已经存在了两个pod，说明副本数量生效，当我们删除一个 pod，过一会便会自动启动一个 pod！
扩缩容
既然 RS 创建的时候能控制 pod 的副本数量，当然在运行的时候也能够动态扩缩容。
直接修改
我们通过以下命令，能够直接编辑 rs 的yaml文件
kubectl edit rs rs-ctrl -n cbuc-test
将 replicas 数量改为 3，保存退出后，可以发现正在运行的pod 数量已经变成了 3 个。
命令修改
除了以上通过修改yaml的方式，我们也可以直接通过命令的方式修改
kubectl scale rs rs-ctrl --replicas=2 -n cbcu-test
以上命令我们是借助 scale 指令的帮助修改 pod 的副本数量。
镜像更新
除了可以控制副本数量，还可以进行镜像的升级。我们上面运行Pod使用的镜像是 nginx:1.14.1 如果我们想要升级镜像版本号同样有两种方法：
直接修改
我们通过以下命令，能够直接编辑 rs 的yaml文件
kubectl edit rs rs-ctrl -n cbuc-test
编辑镜像版本号后保存退出，可以发现正在运行的pod使用的镜像已经变了
命令修改
处理以上通过修改yaml的方式，我们也可以直接通过命令的方式修改
kubectl set image rs rs-ctrl nginx=nginx:1.17.1 -n cbuc-test
格式如下：
kubectl set image rs 控制器名称 容器名称=镜像名称:镜像版本 -n 命名空间
删除镜像
如果我们不想要使用该控制器了，最好的方式便是将其删除。我们可以根据资源清单删除
kubectl delete -f rs.yaml
也可以直接删除
kubectl delete deploy rs-ctrl -ncbuc-test
但是我们需要清楚的是，默认情况下，控制器删除后，底下所控制的pod也会对应删除，但是有时候我们只是想单纯的删除控制器，而不想删除pod，就得借助命令选项--cascade=false
kubectl delete rs rs-ctrl -n cbuc-test --cascade=false
2）Deployment
Deployment 控制器简称 Deploy，这个控制器是在kubernetes v1.2版本之后开始引入的。这种控制器并不是直接管理 pod，而是通过管理 ReplicaSet 控制器 来间接管理 pod
由图可知，Deployment的功能只会更加强大：
支持 ReplicaSet 所有功能 支持发布的停止、继续 支持滚动升级和回滚版本
三大利器，将开发拿捏死死地~我们来看下资源清单是如何配置的：
从资源清单中我们可以看出，ReplicaSet 中有的，Deployment 都有，而且还增加了许多属性
创建Deploy
准备一份 deploy 资源清单：
然后通过 kubectl create -f deploy-ctrl.yaml 创建pod控制器，查看结果：
扩缩容
扩缩容的方式和 ReplicaSet 一样，有两种方式，这里简单带过
直接修改
kubectl edit deploy deploy-ctrl -n cbuc-test
将 replicas 数量改为 3，保存退出后，可以发现正在运行的pod 数量已经变成了 3 个。
命令修改
kubectl scale deploy deploy-ctrll --replicas=2 -n cbcu-test
镜像更新
Deployment支持两种更新策略: 重建更新和滚动更新 ，可以通过 strategy 指定策略类型,支持两个属性:
strategy： # 指定新的Pod替换旧的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Pod
rollingUpdate： # 当type为RollingUpdate时生效，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%。
正常来说 滚动更新 会比较友好，在更新过程中更加趋向于**“无感”**更新
版本回退
Deployment 还支持版本升级过程中的暂停、继续以及版本回退等诸多功能，这些都与rollout有关：
使用方式：
history
显示升级历史记录
kubectl rollout history deploy deploy-ctrl -ncbuc-test
pause
暂停版本升级过程
kubectl rollout pause deploy deploy-ctrl -ncbuc-test
restart
重启版本升级过程
kubectl rollout restart deploy deploy-ctrl -ncbuc-test
resume
继续已经暂停的版本升级过程
kubectl rollout resume deploy deploy-ctrl -ncbuc-test
status
显示当前升级状态
kubectl rollout status deploy deploy-ctrl -ncbuc-test
undo
回滚到上一级版本
kubectl rollout undo deploy deploy-ctrl -ncbuc-test
3）Horizontal Pod Autoscaler
看名字就感觉这个不简单，该控制器简称 HPA ，我们之前是手动控制 pod 的扩容或缩容，但是这种方式并不智能，我们需要随时随地观察资源状态，然后控制副本数量，这是一个相当费时费力的工作~ 因此我们想要能够存在一种能够自动控制 Pod 数量的控制器来帮助我们监测 pod 的使用情况，实现 pod 数量的自动调整。而 K8s 也为我们提供了 Horizontal Pod Autoscaler - HPA
HPA 可以获取每个 pod 的利用率， 然后和 HPS 中定义的指标进行对比，同时计算出需要伸缩的具体数量，然后对 pod 进行调整。
如果需要监测 pod 的负载情况，我们需要 metrics-server 的帮助，因此我们首先需要先安装 metrics-server
# 安装git
yum install -y git
# 获取mertrics-server
git clone -b v0.3.6 https://github.com/kubernetes-incubator/metrics-server
# 修改metrics-server deploy
vim /root/metrics-server/deploy/1.8+/metrics-server-deployment.yaml
# 添加下面选项
hostNetwork: true
image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/metrics-server-amd64:v0.3.6
args:
- --kubelet-insecure-tls
- --kubelet-preferred-address-types=InternalIP,Hostname,InternalDNS,ExternalDNS,ExternalIP
然后直接创建即可：
kubectl apply -f /root/metrics-server/deploy/1.8+/
安装结束后我们便可以使用以下命令查看每个node的资源使用情况了
kubectl top node
查看pod资源使用情况
kubectl top pod -n cbuc-test
然后我们便可以创建 HPA，准备好资源清单：
apiVersion: autoscaling/v1
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
name: hpa-ctrl
namespace: cbuc-test
spec:
minReplicas: 1 # 最小Pod数量
maxReplicas: 5 # 最大Pod数量
targetCPUUtilzationPercentage: 3 # CPU使用率指标
scaleTargetRef: # 指定要控制 deploy 的信息
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
name: deploy-ctrl
# 创建hpa
[root@master /]# kubectl create -f hpa-deploy.yaml
# 查看hpa
[root@master /]# kubectl get hpa -n dev
到这里我们就创建好了一个 HPA，它可以动态对 pod 进行扩缩容，这里就不做测试了，有兴趣的同学可以进行压测，看看结果是否如自己所期望的~
4）DaemonSet
DaemonSet 控制器简称 DS ，它的作用便是可以保证在集群中的每一台（或指定）节点上都运行一个副本。这个作用场景一般是用来做日志采集或节点监控。
如果一个Pod提供的功能是节点级别的（每个节点都需要且只需要一个），那么这类Pod就适合使用 DaemonSet 类型的控制器创建
特点：
每向集群添加一个节点时，指定的 Pod 副本也将会被添加到该节点上 当节点从集群中移除时，Pod 也将被回收
资源清单模板：
其实不难发现，该清单跟 Deployment 几乎一致，因此我们不妨大胆猜测，这个控制器就是针对 Deployment 改良的懒人工具，可以自动帮我们创建Pod~
实战清单：
apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
name: pc-daemonset
namespace: dev
spec:
selector:
matchLabels:
app: nginx-pod
template:
metadata:
labels:
app: nginx-pod
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.14-alpine
通过该清单创建后，我们可以发现在每个 Node 节点上都创建了 nginx pod~
5）Job
Job，意如其名，该控制器的任务便是 负责批量处理（一次要处理指定数量任务）短暂的一次性（每个任务仅运行一次就结束）的任务。
特点：
当Job创建的Pod执行成功结束时，Job会记录成功结束的pod数量 当成功结束的pod达到指定的数量时，Job将完成执行
资源清单模板：
这里重启策略是必须指明的，且只能为 Never 或 OnFailure，原因如下：
如果指定为OnFailure，则job会在pod出现故障时重启容器，而不是创建pod，failed次数不变 如果指定为Never，则job会在pod出现故障时创建新的pod，并且故障pod不会消失，也不会重启，failed次数加1 如果指定为Always的话，就意味着一直重启，意味着job任务会重复去执行了，当然不对，所以不能设置为 Always
实战清单：
apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
name: job-ctrl
namespace: cbuc-test
labels:
app: job-ctrl
spec:
manualSelector: true
selector:
matchLabels:
app: job-pod
template:
metadata:
labels:
app: job-pod
spec:
restartPolicy: Never
containers:
- name: test-pod
image: cbuc/test/java:v1.0
command: ["bin/sh","-c","for i in 9 8 7 6 5 4 3 2 1; do echo $i;sleep 2;done"]
通过观察pod状态可以看到，pod在运行完毕任务后，就会变成Completed状态
6）CronJob
CronJob控制器简称 CJ，它的作用是以 Job 控制器为管理单位，借助它管理 pod 资源对象。Job 控制器定义的任务在创建时便会立刻执行，但 cronJob 控制器可以控制其运行的 时间点及 重复运行 的方式。
资源清单模板：
其中 并发执行策略 有以下几种：
Allow： 允许 Jobs 并发运行 Forbid： 禁止并发运行，如果上一次运行尚未完成，则跳过下一次运行 Replace： 替换，取消当前正在运行的作业并用新作业替换它
实战清单：
apiVersion: batch/v1beta1
kind: CronJob
metadata:
name: cj-ctrl
namespace: cbuc-test
labels:
controller: cronjob
spec:
schedule: "*/1 * * * *"
jobTemplate:
metadata:
spec:
template:
spec:
restartPolicy: Never
containers:
- name: test
image: cbuc/test/java:v1.0
command: ["bin/sh","-c","for i in 9 8 7 6 5 4 3 2 1; do echo $i;sleep3;done"]
从结果上看我们也已经成功实现了定时任务，每秒执行了一次~
这篇我们介绍了 Pod 控制器的使用，一共有 6种控制器，不知道看完后，你还记住几种呢~老样子，实践出真知，凡事还是要上手练习才能记得更牢哦~ K8s 仍未结束，我们还有 Service、Ingress和 Volumn 还没介绍！路漫漫，小菜与你一同求索~
今天的你多努力一点，明天的你就能少说一句求人的话！
我是小菜，一个和你一起学习的男人。
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