Kubernetes之标签与Pod控制器详解

时间 2020-01-15

标签 kubernetes 标签 pod 控制器详解繁體版

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1、标签

标签的主要做用：解决同类型的资源对象愈来愈多，为了更好的管理，按照标签分组；前端

经常使用的标签分类：
release（版本）：stable（稳定版）、canary（金丝雀版本、能够理解为测试版）、beta（测试版）
environment（环境变量）：dev（开发）、qa（测试）、production（生产）
application（应用）：ui、as（应用软件）、pc、sc
tier（架构层级）：frontend（前端）、backend（后端）、cache（缓存、隐藏）
partition（分区）：customerA（客户A）、customerB（客户B）
track（品控级别）：daily（天天）、weekly（每周）node

K8s集群中虽然没有对有严格的要求，可是标签仍是要作到：见名知意！方便本身也方便别人！nginx

经常使用的命令有：vim

[root@master yaml]# kubectl get pod --show-labels    //显示pod的标签
[root@master yaml]# kubectl get pod -L env       //显示键对应的值
[root@master yaml]# kubectl get pod -l env             //经过小l查看仅包含env标签的资源
[root@master yaml]# kubectl get pod -l env  --show-labels      //显示对应的键值
[root@master yaml]# kubectl label pod labels app=pc     //给pod打标签
[root@master yaml]# kubectl label pod labels app-          //去除标签
[root@master yaml]# kubectl label pod labels env=dev --overwrite    //修改标签内容

标签与标签选择器的关系：后端

若是标签有多个，标签选择器选择其中一个，也能够关联成功！

若是选择器有多个，那么标签必须知足条件，才可关联成功！

标签选择器：标签的查询过滤条件
基于等值关系的（equality-based）：”=“、”==“、”！=“前两个等于，最后一个不等于
基于集合关系（set-based）：in、notin、exists三种；api

selector:
  matchLables:                 //指定键值对表示的标签选择器
    app: nginx
  matchExpressions:             //基于表达式来指定的标签选择器。选择器列表间为”逻辑与“关系；使用In或NotIn操做是，其values不强制要求为空的字符串列表，而使用Exists或DostNotExists时，其values必须为空；
    - {key: name,operator: In,values: [zhangsan,lisi]}
    - {key: age,operator: Exists,values:}

使用标签选择器的逻辑：缓存

同时指定的多个选择器之间的逻辑关系为”与“操做；

使用空值的标签选择器意味着每一个资源对象都将被选择中；

空的标签选择器没法选中任何资源；

2、常见的Pod控制器

Pod控制器基本概念：架构

Pod是kubernetes的最小单元，自主式建立的pod删除就没有了，可是经过资源控制器建立的pod若是删除还会重建。pod控制器就是用于实现代替咱们去管理pod的中间层，并帮咱们确保每个pod资源处于咱们所定义或者所指望的目标状态，pod资源出现故障首先要重启容器，若是一直重启有问题的话会基于某种策略从新编排。自动适应指望pod数量。app

Kubernetes中内建了不少controller（控制器），这些至关于⼀个状态机，⽤来控制Pod的具体状态和⾏为。frontend

Pod控制器有不少种类型，可是目前kubernetes中经常使用的控制器有：

Replication Controller（RC）：是Kubernetes系统中的核心概念，用于定义Pod副本的数量。在Master内，RC进程经过RC的定义来完成Pod的建立、监控、启停等操做。根据RC定义，Kubernetes可以确保在任意时刻都能运行用于指定的Pod"副本"（Replica）数量。随着kubernetes的迭代更新，RC即将被废弃，逐渐被ReplicaSet替代；

ReplicaSet（RS）：它的核心做用是代用户建立指定数量的Pod副本，并肯定Pod副本一直处于知足用户指望数量的状态，多退少补，同时支持扩缩容机制。主要有三个组件：用户指望的Pod副本数量；标签选择器，选择属于本身管理和控制的Pod；当前Pod数量不知足用户指望数量时，根据资源模板进行新建；

Deployment：工做在ReplicaSet之上，用于管理无状态应用，除了ReplicaSet的机制，还增长了滚动更新和回滚功能，提供声明式配置；

DaemonSet：用于确保集群中的每个节点只运行特定的pod副本，一般用于实现系统级后台任务。好比ELK服务。要求：服务是无状态的；服务必须是守护进程；

Pod控制器一般包含三个组成部分：

replicas：指望的pod对象副本数量；
selector：当前控制器匹配Pod对此项副本的标签选择器；
template：pod副本的模板；

1）Replication Controller（RC）

基本概念

Replication Controller 简称RC，它能确保任什么时候候Kubernetes集群中有指定数量的pod副本(replicas)在运行，若是少于指定数量的pod副本(replicas)，Replication Controller会启动新的Container，反之会杀死多余的以保证数量不变。Replication Controller使用预先定义的pod模板建立pods，一旦建立成功，pod 模板和建立的pods没有任何关联，能够修改pod 模板而不会对已建立pods有任何影响，也能够直接更新经过Replication Controller建立的pods。对于利用pod 模板建立的pods，Replication Controller根据label selector来关联，经过修改pods的label能够删除对应的pods。

最初Replication Controller 是用于复制和在异常时从新调度节点的惟一kubernetes组件，后来逐渐被replicaSet代替了。如今基本上不多见到Replication Controller，它即将被废弃。可是有的kubernates容器环境仍是有可能会有RC，因此仍是有必要知道它的用法。

根据Replication Controller的定义，Kubernetes可以确保在任意时刻都能运行用于指定的Pod"副本"（Replica）数量。若是有过多的Pod副本在运行，系统就会停掉一些Pod；若是运行的Pod副本数量太少，系统就会再启动一些Pod，总之，经过RC的定义，Kubernetes老是保证集群中运行着用户指望的副本数量。

Replication Controller（RC）的特色：

确保Pod数量；

确保Pod健康；

弹性伸缩；

滚动更新；

应用示例

[root@master yaml]# vim rc.yaml 
kind:  ReplicationController 
apiVersion: v1
metadata:
  name: http-rc
spec:
  replicas: 2
    selector:
      name: http-rc
  template:
    metadata:
      labels:
        name: http-rc
    spec:
      containers:
      - name: http-rc
        image: httpd
[root@master yaml]# kubectl apply -f rc.yaml
[root@master yaml]# kubectl get rc http-rc 
NAME      DESIRED   CURRENT   READY   AGE
http-rc   2         2         2       103s
[root@master yaml]# kubectl get pod -o wide
NAME            READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
http-rc-l2sp6   1/1     Running   0          98s   10.244.1.5   node01   <none>           <none>
http-rc-xghkm   1/1     Running   0          98s   10.244.2.5   node02   <none>           <none>
[root@master yaml]# kubectl delete -f rc.yaml

2）ReplicaSet （RS）

基本概念

ReplicaSet是Replication Controller的替代者，确保Pod副本数在任一时刻都精确知足指望值。用来确保容器应用的副本数始终保持在用户定义的副本数，即若是有容器异常退出，会自动建立新的Pod来替代；而若是异常多出来的容器也会自动回收。虽然ReplicaSet能够独立使用，但通常仍是建议使用 Deployment 来自动管理ReplicaSet，这样就无需担忧跟其余机制的不兼容问题（好比ReplicaSet不支持rolling-update但Deployment支持）。也就是说Replicaset一般不会直接建立，而是在建立最高层级的deployment资源时自动建立。

RS与RC相比，RS不只支持等值的标签器，并且还支持基于集合的标签选择器；

ReplicaSet（RS）主要功能：

确保Pod数量；

确保Pod健康；

弹性伸缩；

滚动更新；

应用示例

[root@master yaml]# cat rs.yaml 
kind:  ReplicaSet
apiVersion: apps/v1
metadata:
  name: http-rs
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      name: http-rs
  template:
    metadata:
      labels:
        name: http-rs
    spec:
      containers:
      - name: http-rs
        image: httpd
[root@master yaml]# kubectl apply -f rs.yaml 
[root@master yaml]# kubectl get rs http-rs 
NAME      DESIRED   CURRENT   READY   AGE
http-rs   2         2         2       11s
[root@master yaml]# kubectl get pod -o wide
NAME            READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
http-rs-2sstf   1/1     Running   0          19s   10.244.1.6   node01   <none>           <none>
http-rs-jm8ph   1/1     Running   0          19s   10.244.2.6   node02   <none>           <none>
[root@master yaml]# kubectl delete -f rs.yaml

根据上面的yaml文件能够看出，ReplicaSet和Replication Controller的template部分是同样的，可是selector处不同。Replication Controller用selector , ReplicaSet用 selector.matchLables选择器，这样更简单，更具备表达力！

RS支持的spec.selector 支持matchLabels和matchExpressions两种匹配机制!

ReplicaSet 与 Replication Controller 的区别

ReplicaSet 标签选择器的能力更强；

Replication Controller只能指定标签名：标签值；

Replicaset 能够指定env=pro,env=devel ,也能够指定只要包含env标签就行，理解为env=*；

总之，目前来讲，RS能够代替RC的全部的功能，并且RC已经处于快被淘汰的边缘！

3）Deployment

基本概念

Deployment构建于ReplicaSet之上，支持事件和状态查看、回滚、版本记录、暂停和启动升级；Deployment有多种自动更新方案：Recreate，先删除再新建；RollingUpdate，滚动升级，逐步替换。Deployment为Pod和Replica Set（下一代Replication Controller）提供声明式更新，它能够更加方便的管理Pod和Replica Set。只须要在 Deployment 中描述想要的目标状态是什么，Deployment controller 就会帮您将 Pod 和ReplicaSet 的实际状态改变到您的目标状态。此外，也能够定义一个全新的 Deployment 来建立 ReplicaSet 或删除已有Deployment 并建立一个新的来替换。

Deployment控制器典型的应用以下：

使用Deployment来建立ReplicaSet (即RS)。RS在后台建立pod。检查启动状态，看它是成功仍是失败；
接着经过更新Deployment的PodTemplateSpec字段来声明Pod的新状态；这会建立一个新的RS，Deployment会按照控制的速率将pod从旧的RS移动到新的RS中；
若是当前状态不稳定，回滚到以前的Deployment revision。每次回滚都会更新Deployment的revision；
扩容Deployment以知足更高的负载；
暂停Deployment来应用PodTemplateSpec的多个修复，而后恢复上线；
根据Deployment 的状态判断上线是否hang住了；
清除旧的没必要要的 ReplicaSet；

Deployment和RC、RS同样都是Kubernetes的一个核心内容，主要职责一样是为了保证pod的数量和健康，90%的功能与Replication Controller彻底同样，能够看作新一代的Replication Controller。可是，它又具有了Replication Controller以外的新特性：

RC的所有功能；
事件和状态查看；
回滚；
版本记录；
暂停和启动；
多种升级方案；

通常状况下，我的推荐使用Deployment！

应用示例

[root@master yaml]# cat deployment.yaml 
kind:  Deployment
apiVersion: extensions/v1beta1
metadata:
  name: http-deployment
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      name: http-deployment
  template:
    metadata:
      labels:
        name: http-deployment
    spec:
      containers:
      - name: http-deployment
        image: httpd
[root@master yaml]# kubectl apply -f deployment.yaml 
[root@master yaml]# kubectl get deployments. http-deployment 
NAME              READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
http-deployment   2/2     2            2           9s
[root@master yaml]# kubectl get pod -o wide
NAME                               READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
http-deployment-548ddf7b65-77vfk   1/1     Running   0          18s   10.244.1.7   node01   <none>           <none>
http-deployment-548ddf7b65-hdczk   1/1     Running   0          18s   10.244.2.7   node02   <none>           <none>
[root@master yaml]# kubectl delete -f deployment.yaml

4）DaemonSet（DS）

基本概念

DaemonSet确保所有（或者一些）Node节点上运行一个Pod 的副本，可以使用节点选择器及节点标签指定Pod仅在部分Node节点运行。当有Node加入集群时，会为他们新增一个Pod；当有Node从集群移除时，这些Pod也会被回收。删除 DaemonSet将会删除它建立的全部Pod。DaemonSet经常使用于存储、日志、监控类守护进程。

DeamonSet简单的用法是，在全部的 Node 上都存在一个 DaemonSet，将被做为每种类型的 daemon 使用。一个稍微复杂的用法多是，对单独的每种类型的 daemon 使用多个 DaemonSet，但具备不一样的标志，和/或对不一样硬件类型具备不一样的内存、CPU要求。

应用示例

[root@master yaml]# cat ds.yaml 
kind:  DaemonSet
apiVersion: extensions/v1beta1
metadata:
  name: http-ds
spec:
  selector:
    matchLabels:
      name: http-ds
  template:
    metadata:
      labels:
        name: http-ds
    spec:
      containers:
      - name: http-ds
        image: httpd
[root@master yaml]# kubectl apply -f ds.yaml 
daemonset.extensions/http-ds created
[root@master yaml]# kubectl get ds http-ds 
NAME      DESIRED   CURRENT   READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   NODE SELECTOR   AGE
http-ds   2         2         2       2            2           <none>          17s
[root@master yaml]# kubectl get pod
NAME            READY   STATUS    RESTARTS   AGE
http-ds-gkscx   1/1     Running   0          39s
http-ds-nbq69   1/1     Running   0          39s
[root@master yaml]# kubectl delete -f ds.yaml

注意：DaemonSet中不可写replicas（副本）数量。它会根据当前k8s集群中的node自动生成！

——————————本文到此结束，感谢阅读——————————————