K8S中五種控制器的介紹以及使用

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k8s的控制器類型

Kubernetes中內建瞭很多controller（控制器），這些相當於一個狀態機，用來控制Pod的具體狀態和行為

Deployment：適合無狀態的服務部署

StatefullSet：適合有狀態的服務部署

DaemonSet：一次部署，所有的node節點都會部署，例如一些典型的應用場景：

運行集群存儲 daemon，例如在每個Node上運行 glusterd、ceph

在每個Node上運行日志收集 daemon，例如 fluentd、 logstash

在每個Node上運行監控 daemon，例如 Prometheus Node Exporter

Job：一次性的執行任務

Cronjob：周期性的執行任務

總體來說，K8S有五種控制器，分別對應處理無狀態應用、有狀態應用、守護型應用和批處理應用

pod與控制器之間的關系

controllers：在集群上管理和運行容器的對象通過label-selector相關聯

Pod通過控制器實現應用的運維，如伸縮，升級等

Deployment（無狀態化應用）

應用場景：web服務

Deployment中文意思為部署、調度，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 文件裡可以定義Pod數量、更新方式、使用的鏡像，資源限制等。無狀態應用都用Deployment來創建

通過Deployment對象，你可以輕松的做到以下事情：

  • 創建ReplicaSet和Pod
  • 滾動升級（不停止舊服務的狀態下升級）和回滾應用（將應用回滾到之前的版本）
  • 平滑地擴容和縮容
  • 暫停和繼續Deployment
Deployment創建
[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，回滾就是通過此來實現
'//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:         '版本更新為滾動更新機制'
      maxSurge: 25%        '最大更新副本數是25%，最多擴容125%' '為瞭保持副本數量，增加的百分比同時要銷毀多少'
      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>   '//這邊隻有一個，證明還沒有滾動更新'

狀態與無狀態化對特點

無狀態服務的特點：

1）deployment 認為所有的pod都是一樣的

2）不用考慮順序的要求

3）不用考慮在哪個node節點上運行

4）可以隨意擴容和縮容

有狀態服務的特點：

1）實例之間有差別，每個實例都有自己的獨特性，元數據不同，例如etcd，zookeeper

2）實例之間不對等的關系，以及依靠外部存儲的應用。

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更新時會創建一個新的ReplicaSet，然後將新的ReplicaSet中的Pod慢慢擴容到指定的副本數，將舊的ReplicaSet慢慢縮容到0。因此，更新時總能夠確保舊的服務不會停止，這就是滾動更新。

Deployment的回滾

當我們像上文一樣更新瞭Deployment之後，我們發現nginx:1.9.1的鏡像不是很穩定，因此想要修改回nginx:1.7.9的版本，此時我們不需要手動更改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

因為我們創建 Deployment 的時候使用瞭 —recored 參數可以記錄命令，我們可以很方便的查看每次 revison 的變化。

查看單個 revision 的詳細信息：

[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參數指定某個歷史版本：

[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>

你可以通過設置 .spec.revisonHistoryLimit 項來指定 deployment 最多保留多少 revison 歷史記錄。默認的會保留所有的 revision；如果將該項設置為 0，Deployment 就不允許回退瞭。

隻有 Deployment 的 rollout 被觸發才會創建一個 revision！註意！當且僅當 Deployment 的 Pod template被更改，例如更新 template 中的 label 和容器鏡像時，才會觸發一個rollout，從而為Deployment創建出一個新的 revision。

rollout命令的更多用法：

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

Job Controller負責根據Job Spec創建Pod，並持續監控Pod的狀態，直至其成功結束。如果失敗，則根據restartPolicy（隻支持OnFailure和Never，不支持Always）決定是否創建新的Pod再次重試任務。

Job負責批量處理短暫的一次性任務 (short lived one-off tasks)，即僅執行一次的任務，它保證批處理任務的一個或多個Pod成功結束。

Kubernetes支持以下幾種Job：

  • 非並行Job：通常創建一個Pod直至其成功結束
  • 固定結束次數的Job：設置.spec.completions，創建多個Pod，直到.spec.completions個Pod成功結束
  • 帶有工作隊列的並行Job：設置.spec.Parallelism但不設置.spec.completions，當所有Pod結束並且至少一個成功時，Job就認為是成功
  • 根據.spec.completions和.spec.Parallelism的設置，可以將Job劃分為以下幾種pattern
JOB類型 使用實例 行為 completions parallelism
一次性Job 數據庫遷移 創建一個Pod直至其成功結束 1 1
固定結束次數的Job 處理工作隊列的Pod 依次創建一個Pod運行直至completions個成功結束 2+ 1
固定結束次數的並行Job 多個Pod同時處理工作隊列 依次創建多個Pod運行直至completions個成功結束 2+ 2+
並行Job 多個Pod同時處理工作隊列 創建一個或多個Pod直至有一個成功結束 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 pod的任務
[root@master ~]# kubectl get job
NAME    COMPLETIONS   DURATION   AGE
myjob   1/1           19s        5m11s

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

CronJob控制器

CronJob 可以用來執行基於時間計劃的定時任務，類似於Linux/Unix系統中的 crontable (opens new window)。

CronJob 執行周期性的重復任務時非常有用，例如備份數據、發送郵件等。CronJob 也可以用來指定將來某個時間點執行單個任務，例如將某項任務定時到系統負載比較低的時候執行。

一個 CronJob 對象就像 crontab (cron table) 文件中的一行。 它用Cron格式進行編寫， 並周期性地在給定的調度時間執行 Job。

註意：

  • 所有 CronJob 的 schedule: 時間都是基於kube-controller-manager. 的時區。
  • 如果你的控制平面在 Pod 或是裸容器中運行瞭 kube-controller-manager， 那麼為該容器所設置的時區將會決定 Cron Job 的控制器所使用的時區。
  • 為 CronJob 資源創建清單時，請確保所提供的名稱是一個合法的DNS 子域名. 名稱不能超過 52 個字符。 這是因為 CronJob 控制器將自動在提供的 Job 名稱後附加 11 個字符，並且存在一個限制， 即 Job 名稱的最大長度不能超過 63 個字符。
  • CronJob 用於執行周期性的動作，例如備份、報告生成等。 這些任務中的每一個都應該配置為周期性重復的（例如：每天/每周/每月一次）； 你可以定義任務開始執行的時間間隔。

下面的 CronJob 示例清單會在每分鐘打印出當前時間和問候消息：

[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

總結

到此這篇關於K8S中五種控制器及使用的文章就介紹到這瞭,更多相關K8S控制器使用內容請搜索WalkonNet以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大傢以後多多支持WalkonNet！

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