快捷導(dǎo)航

K8S中五種控制器的介紹以及使用

更新時(shí)間：2021年12月29日 12:40:58 作者：早川語

這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于K8S中五種控制器及使用的相關(guān)資料,控制器又稱之為工作負(fù)載,本文通過圖文以及實(shí)例代碼介紹的非常詳細(xì),需要的朋友可以參考下

k8s的控制器類型

Kubernetes中內(nèi)建了很多controller（控制器），這些相當(dāng)于一個(gè)狀態(tài)機(jī)，用來控制Pod的具體狀態(tài)和行為

Deployment：適合無狀態(tài)的服務(wù)部署

StatefullSet：適合有狀態(tài)的服務(wù)部署

DaemonSet：一次部署，所有的node節(jié)點(diǎn)都會(huì)部署，例如一些典型的應(yīng)用場(chǎng)景：

運(yùn)行集群存儲(chǔ) daemon，例如在每個(gè)Node上運(yùn)行 glusterd、ceph

在每個(gè)Node上運(yùn)行日志收集 daemon，例如 fluentd、 logstash

在每個(gè)Node上運(yùn)行監(jiān)控 daemon，例如 Prometheus Node Exporter

Job：一次性的執(zhí)行任務(wù)

Cronjob：周期性的執(zhí)行任務(wù)

總體來說，K8S有五種控制器，分別對(duì)應(yīng)處理無狀態(tài)應(yīng)用、有狀態(tài)應(yīng)用、守護(hù)型應(yīng)用和批處理應(yīng)用

pod與控制器之間的關(guān)系

controllers：在集群上管理和運(yùn)行容器的對(duì)象通過label-selector相關(guān)聯(lián)

Pod通過控制器實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的運(yùn)維，如伸縮，升級(jí)等

Deployment（無狀態(tài)化應(yīng)用）

應(yīng)用場(chǎng)景：web服務(wù)

Deployment中文意思為部署、調(diào)度，通過Deployment我們能操作RS（ReplicaSet），你可以簡單的理解為它是一種通過yml文件的聲明，在Deployment 文件里可以定義Pod數(shù)量、更新方式、使用的鏡像，資源限制等。無狀態(tài)應(yīng)用都用Deployment來創(chuàng)建

通過Deployment對(duì)象，你可以輕松的做到以下事情：

創(chuàng)建ReplicaSet和Pod
滾動(dòng)升級(jí)（不停止舊服務(wù)的狀態(tài)下升級(jí)）和回滾應(yīng)用（將應(yīng)用回滾到之前的版本）
平滑地?cái)U(kuò)容和縮容
暫停和繼續(xù)Deployment

Deployment創(chuàng)建
[root@master shuai]# vim nginx-delpoy.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment   '定義是Deployment'
metadata:
  name: nginx-deployment
  labels:
    app: nginx
spec:
  replicas: 3  '副本數(shù)量為3'
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.15.4
        ports:
        - containerPort: 80


'創(chuàng)建資源'
[root@master shuai]# kubectl apply -f nginx-delpoy.yaml 
deployment.apps/nginx-deployment created

//Replicaset 是控制版本，副本數(shù)，回滾就是通過此來實(shí)現(xiàn)
'//查看所有資源'
[root@master shuai]# kubectl get all
NAME                                  READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/nginx-deployment-d55b94fd-cndf2   1/1     Running   0          3m31s
pod/nginx-deployment-d55b94fd-ghlwk   1/1     Running   0          3m31s
pod/nginx-deployment-d55b94fd-tm4sw   1/1     Running   0          3m31s
pod/pod-example                       1/1     Running   0          10h

NAME                 TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
service/kubernetes   ClusterIP   10.0.0.1     <none>        443/TCP   3d6h

NAME                               DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
deployment.apps/nginx-deployment   3         3         3            3           3m31s

NAME                                        DESIRED   CURRENT   READY   AGE
replicaset.apps/nginx-deployment-d55b94fd   3         3         3       3m31s

查看控制器信息
kubectl deit deployment/nginx-deployment
.....省略信息.....
strategy:
    rollingUpdate:         '版本更新為滾動(dòng)更新機(jī)制'
      maxSurge: 25%        '最大更新副本數(shù)是25%，最多擴(kuò)容125%' '為了保持副本數(shù)量，增加的百分比同時(shí)要銷毀多少'
      maxUnavailable: 25%  '最大刪除副本是25%，最多縮容到75%'
    type: RollingUpdate
...省略信息....


'執(zhí)行kubectl describe deploy nginx-deployment 也可以查看'

....省略信息....
RollingUpdateStrategy:  25% max unavailable, 25% max surge

查看歷史版本

[root@master shuai]# kubectl rollout history deploy/nginx-deployment
deployment.extensions/nginx-deployment 
REVISION  CHANGE-CAUSE
1         <none>   '//這邊只有一個(gè)，證明還沒有滾動(dòng)更新'

狀態(tài)與無狀態(tài)化對(duì)特點(diǎn)

無狀態(tài)服務(wù)的特點(diǎn)：

1）deployment 認(rèn)為所有的pod都是一樣的

2）不用考慮順序的要求

3）不用考慮在哪個(gè)node節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行

4）可以隨意擴(kuò)容和縮容

有狀態(tài)服務(wù)的特點(diǎn)：

1）實(shí)例之間有差別，每個(gè)實(shí)例都有自己的獨(dú)特性，元數(shù)據(jù)不同，例如etcd，zookeeper

2）實(shí)例之間不對(duì)等的關(guān)系，以及依靠外部存儲(chǔ)的應(yīng)用。

Deployment的更新

如果想要讓 nginx pod 使用 nginx:1.9.1 的鏡像來代替原來的 nginx的鏡像，運(yùn)行以下命令
[root@master ~]# kubectl set image deployment/nginx-deployment nginx=nginx:1.9.1
deployment.apps/nginx-deployment image updated

或者我們可以使用 edit 命令來編輯 Deployment，將image從nginx改寫成 nginx:1.9.1
kubectl edit deployment/nginx-deployment

查看更新進(jìn)度
[root@master ~]# kubectl rollout status deployment/nginx-deployment
Waiting for deployment "nginx-deployment" rollout to finish: 1 old replicas are pending termination...
Waiting for deployment "nginx-deployment" rollout to finish: 1 old replicas are pending termination...
deployment "nginx-deployment" successfully rolled out

Deployment更新時(shí)會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的ReplicaSet，然后將新的ReplicaSet中的Pod慢慢擴(kuò)容到指定的副本數(shù)，將舊的ReplicaSet慢慢縮容到0。因此，更新時(shí)總能夠確保舊的服務(wù)不會(huì)停止，這就是滾動(dòng)更新。

Deployment的回滾

當(dāng)我們像上文一樣更新了Deployment之后，我們發(fā)現(xiàn)nginx:1.9.1的鏡像不是很穩(wěn)定，因此想要修改回nginx:1.7.9的版本，此時(shí)我們不需要手動(dòng)更改Deployment文件，而是利用Deployment的回滾功能。

使用rollout history命令查看Deployment的版本（revision）：

[root@master ~]# kubectl rollout history deployment/nginx-deployment
deployment.apps/nginx-deployment 
REVISION  CHANGE-CAUSE
1         kubectl create --filename=deploy.yml --record=true
2         kubectl create --filename=deploy.yml --record=true

因?yàn)槲覀儎?chuàng)建 Deployment 的時(shí)候使用了 —recored 參數(shù)可以記錄命令，我們可以很方便的查看每次 revison 的變化。

查看單個(gè) revision 的詳細(xì)信息：

[root@master ~]# kubectl rollout history deployment/nginx-deployment --revision=2
deployment.apps/nginx-deployment with revision #2
Pod Template:
  Labels:       app=nginx
        pod-template-hash=658d7f4b4b
  Annotations:  kubernetes.io/change-cause: kubectl create --filename=deploy.yml --record=true
  Containers:
   nginx:
    Image:      nginx:1.9.1
    Port:       80/TCP
    Host Port:  0/TCP
    Environment:        <none>
    Mounts:     <none>
  Volumes:      <none>

可以使用rollout undo命令回滾到前一個(gè)revision
[root@master ~]# kubectl rollout undo deployment/nginx-deployment
deployment.apps/nginx-deployment rolled back

[root@master ~]# kubectl describe deployment/nginx-deployment
Name:                   nginx-deployment
Namespace:              default
CreationTimestamp:      Fri, 24 Dec 2021 22:24:10 +0800
Labels:                 <none>
Annotations:            deployment.kubernetes.io/revision: 3
                        kubernetes.io/change-cause: kubectl create --filename=deploy.yml --record=true
Selector:               app=nginx
Replicas:               3 desired | 3 updated | 3 total | 3 available | 0 unavailable
StrategyType:           RollingUpdate
MinReadySeconds:        0
RollingUpdateStrategy:  25% max unavailable, 25% max surge
Pod Template:
  Labels:  app=nginx
  Containers:
   nginx:
    Image:        nginx
    Port:         80/TCP
    Host Port:    0/TCP
    Environment:  <none>
    Mounts:       <none>
  Volumes:        <none>

也可以使用–to-revision參數(shù)指定某個(gè)歷史版本：

[root@master ~]#  kubectl rollout undo deployment/nginx-deployment --to-revision=2
deployment.apps/nginx-deployment rolled back

[root@master ~]# kubectl describe deployment/nginx-deployment
Name:                   nginx-deployment
Namespace:              default
CreationTimestamp:      Fri, 24 Dec 2021 22:24:10 +0800
Labels:                 <none>
Annotations:            deployment.kubernetes.io/revision: 4
                        kubernetes.io/change-cause: kubectl create --filename=deploy.yml --record=true
Selector:               app=nginx
Replicas:               3 desired | 3 updated | 4 total | 3 available | 1 unavailable
StrategyType:           RollingUpdate
MinReadySeconds:        0
RollingUpdateStrategy:  25% max unavailable, 25% max surge
Pod Template:
  Labels:  app=nginx
  Containers:
   nginx:
    Image:        nginx:1.9.1
    Port:         80/TCP
    Host Port:    0/TCP
    Environment:  <none>
    Mounts:       <none>
  Volumes:        <none>

你可以通過設(shè)置 .spec.revisonHistoryLimit 項(xiàng)來指定 deployment 最多保留多少 revison 歷史記錄。默認(rèn)的會(huì)保留所有的 revision；如果將該項(xiàng)設(shè)置為 0，Deployment 就不允許回退了。

只有 Deployment 的 rollout 被觸發(fā)才會(huì)創(chuàng)建一個(gè) revision！注意！當(dāng)且僅當(dāng) Deployment 的 Pod template被更改，例如更新 template 中的 label 和容器鏡像時(shí)，才會(huì)觸發(fā)一個(gè)rollout，從而為Deployment創(chuàng)建出一個(gè)新的 revision。

rollout命令的更多用法：

history（查看歷史版本）
pause（暫停Deployment）
resume（恢復(fù)暫停的Deployment）
status（查看資源狀態(tài)）
undo（回滾版本）

Job Controller負(fù)責(zé)根據(jù)Job Spec創(chuàng)建Pod，并持續(xù)監(jiān)控Pod的狀態(tài)，直至其成功結(jié)束。如果失敗，則根據(jù)restartPolicy（只支持OnFailure和Never，不支持Always）決定是否創(chuàng)建新的Pod再次重試任務(wù)。

Job負(fù)責(zé)批量處理短暫的一次性任務(wù) (short lived one-off tasks)，即僅執(zhí)行一次的任務(wù)，它保證批處理任務(wù)的一個(gè)或多個(gè)Pod成功結(jié)束。

Kubernetes支持以下幾種Job：

非并行Job：通常創(chuàng)建一個(gè)Pod直至其成功結(jié)束
固定結(jié)束次數(shù)的Job：設(shè)置.spec.completions，創(chuàng)建多個(gè)Pod，直到.spec.completions個(gè)Pod成功結(jié)束
帶有工作隊(duì)列的并行Job：設(shè)置.spec.Parallelism但不設(shè)置.spec.completions，當(dāng)所有Pod結(jié)束并且至少一個(gè)成功時(shí)，Job就認(rèn)為是成功
根據(jù).spec.completions和.spec.Parallelism的設(shè)置，可以將Job劃分為以下幾種pattern

JOB類型	使用實(shí)例	行為	completions	parallelism
一次性Job	數(shù)據(jù)庫遷移	創(chuàng)建一個(gè)Pod直至其成功結(jié)束	1	1
固定結(jié)束次數(shù)的Job	處理工作隊(duì)列的Pod	依次創(chuàng)建一個(gè)Pod運(yùn)行直至completions個(gè)成功結(jié)束	2+	1
固定結(jié)束次數(shù)的并行Job	多個(gè)Pod同時(shí)處理工作隊(duì)列	依次創(chuàng)建多個(gè)Pod運(yùn)行直至completions個(gè)成功結(jié)束	2+	2+
并行Job	多個(gè)Pod同時(shí)處理工作隊(duì)列	創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)Pod直至有一個(gè)成功結(jié)束	1	2+

.job的使用
[root@master ~]# vi job.yml 
---
apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: myjob
spec:
  template:
    spec:
      containers:
      - name: myjob
        image: busybox
        command: ["echo",  "hello k8s job"]
      restartPolicy: Never


[root@master ~]# kubectl apply -f job.yml 
job.batch/myjob created
[root@master ~]# kubectl get pods
NAME          READY   STATUS      RESTARTS   AGE
myjob-gq27p   0/1     Completed   0          37s

#查看這個(gè) pod的任務(wù)
[root@master ~]# kubectl get job
NAME    COMPLETIONS   DURATION   AGE
myjob   1/1           19s        5m11s

#查看這個(gè) pod的日志
[root@master ~]# kubectl logs myjob-gq27p
hello k8s job

CronJob控制器

CronJob 可以用來執(zhí)行基于時(shí)間計(jì)劃的定時(shí)任務(wù)，類似于Linux/Unix系統(tǒng)中的 crontable (opens new window)。

CronJob 執(zhí)行周期性的重復(fù)任務(wù)時(shí)非常有用，例如備份數(shù)據(jù)、發(fā)送郵件等。CronJob 也可以用來指定將來某個(gè)時(shí)間點(diǎn)執(zhí)行單個(gè)任務(wù)，例如將某項(xiàng)任務(wù)定時(shí)到系統(tǒng)負(fù)載比較低的時(shí)候執(zhí)行。

一個(gè) CronJob 對(duì)象就像 crontab (cron table) 文件中的一行。它用Cron格式進(jìn)行編寫，并周期性地在給定的調(diào)度時(shí)間執(zhí)行 Job。

注意：

所有 CronJob 的 schedule: 時(shí)間都是基于kube-controller-manager. 的時(shí)區(qū)。
如果你的控制平面在 Pod 或是裸容器中運(yùn)行了 kube-controller-manager，那么為該容器所設(shè)置的時(shí)區(qū)將會(huì)決定 Cron Job 的控制器所使用的時(shí)區(qū)。
為 CronJob 資源創(chuàng)建清單時(shí)，請(qǐng)確保所提供的名稱是一個(gè)合法的DNS 子域名. 名稱不能超過 52 個(gè)字符。這是因?yàn)?CronJob 控制器將自動(dòng)在提供的 Job 名稱后附加 11 個(gè)字符，并且存在一個(gè)限制，即 Job 名稱的最大長度不能超過 63 個(gè)字符。
CronJob 用于執(zhí)行周期性的動(dòng)作，例如備份、報(bào)告生成等。這些任務(wù)中的每一個(gè)都應(yīng)該配置為周期性重復(fù)的（例如：每天/每周/每月一次）；你可以定義任務(wù)開始執(zhí)行的時(shí)間間隔。

下面的 CronJob 示例清單會(huì)在每分鐘打印出當(dāng)前時(shí)間和問候消息：

[root@master kubenetres]# vi cronjob.yml
---
apiVersion: batch/v1beta1
kind: CronJob
metadata:
  name: hello
spec:
  schedule: "*/1 * * * *"
  jobTemplate:
    spec:
      template:
        spec:
          containers:
          - name: hello
            image: busybox
            imagePullPolicy: IfNotPresent
            command:
            - /bin/sh
            - -c
            - date; echo Hello nihao
          restartPolicy: OnFailure

創(chuàng)建pod查看
[root@master ~]# kubectl apply -f cronjob.yml 
Warning: batch/v1beta1 CronJob is deprecated in v1.21+, unavailable in v1.25+; use batch/v1 CronJob
cronjob.batch/hello created

#等一分鐘查看
[root@master ~]# kubectl get pods
NAME                   READY   STATUS      RESTARTS   AGE
hello-27339330-kkfxv   0/1     Completed   0          2s

#查看日志
[root@master ~]# kubectl logs hello-27339330-kkfxv
Fri Dec 24 15:30:00 UTC 2021
Hello nihao