k8s控制器详解（重要）

如果存在的Pod大于设定的值，则Replication Controller将终止额外的Pod。如果太小，Replication Controller将启动更多的Pod用于保证达到期望值。与手动创建Pod不同的是，用Replication Controller维护的Pod在失败、删除或终止时会自动替换。因此即使应用程序只需要一个Pod，也应该使用Replication Controller或其他方式管理。Replication Controller类似于进程管理程序，但是Replication Controller不是监视单个节点上的各个进程，而是监视多个节点上的多个Pod。

定义一个Replication Controller的示例如下。

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

ReplicaSet

ReplicaSet是支持基于集合的标签选择器的下一代Replication Controller，它主要用作Deployment协调创建、删除和更新Pod，和Replication Controller唯一的区别是，ReplicaSet支持标签选择器。在实际应用中，虽然ReplicaSet可以单独使用，但是一般建议使用Deployment来自动管理ReplicaSet，除非自定义的Pod不需要更新或有其他编排等。

定义一个ReplicaSet的示例如下：

apiVersion: apps/v1
kind: ReplicaSet
metadata:
  name: frontend
  labels:
    app: guestbook
    tier: frontend
spec:
  # modify replicas according to your case
  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
          # If your cluster config does not include a dns service, then to
          # instead access environment variables to find service host
          # info, comment out the 'value: dns' line above, and uncomment the
          # line below.
          # value: env
        ports:
        - containerPort: 80

查看一下使用Deployment来自动管理ReplicaSet

[root@k8s-master01 ~]# kubectl get deploy -n kube-system
NAME                      READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
metrics-server            1/1     1            1           2d
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get deploy -n kube-system metrics-server -oyaml
message: ReplicaSet "metrics-server-64c6c494dc" has successfully progressed.

查看ReplicaSet

[root@k8s-master01 ~]# kubectl get rs -n kube-system
NAME                                DESIRED   CURRENT   READY   AGE
metrics-server-64c6c494dc           1         1         1       2d

如果我们改动了一个参数，做了滚动升级，它就会重新生成一个rs，这个rs可以被回滚，而rc是不支持回滚的，我们一般使用高级的功能比如Deployment和DaemonSet去管理我们的rc或rs，再通过rs管理我们的pod

Replication Controller和ReplicaSet的创建删除和Pod并无太大区别，Replication Controller目前几乎已经不在生产环境中使用，ReplicaSet也很少单独被使用，都是使用更高级的资源Deployment、DaemonSet、StatefulSet进行管理Pod。

无状态服务Deployment概念

用于部署无状态的服务，这个最常用的控制器。一般用于管理维护企业内部无状态的微服务，比如configserver、zuul、springboot。他可以管理多个副本的Pod实现无缝迁移、自动扩容缩容、自动灾难恢复、一键回滚等功能。

Deployment的创建

手动创建

[root@k8s-master01 ~]# kubectl create deployment nginx --image=nginx:1.15.2
deployment.apps/nginx created

导出到nginx-deploy.yaml

[root@k8s-master01 ~]# kubectl get deployment nginx -o yaml > nginx-deploy.yaml

查看nginx-deploy.yaml

[root@k8s-master01 ~]# vim nginx-deploy.yaml

删除status以下的内容，修改副本数

replicas: 2 #副本数

更新配置

[root@k8s-master01 ~]# kubectl replace -f nginx-deploy.yaml
deployment.apps/nginx replaced

查看副本数

[root@k8s-master01 ~]# kubectl get po
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-66bbc9fdc5-vtk4n   1/1     Running   0          16m
nginx-66bbc9fdc5-x87z5   1/1     Running   0          34s

以上是使用文件的方式管理，也可以使用edit

[root@k8s-master01 ~]# kubectl edit deploy nginx
# 把副本数改回1
replicas: 1

查看副本数

[root@k8s-master01 ~]# kubectl get po
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-66bbc9fdc5-vtk4n   1/1     Running   0          19m

查看文件

[root@k8s-master01 ~]# cat nginx-deploy.yaml 
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  annotations:
    deployment.kubernetes.io/revision: "1"
  creationTimestamp: "2021-07-22T08:50:24Z"
  generation: 1
  labels: # Deployment本身的labels
    app: nginx
  name: nginx
  namespace: default
  resourceVersion: "1439468"
  uid: f6659adb-7b49-48a5-8db6-fbafa6baa1d7
spec:
  progressDeadlineSeconds: 600
  replicas: 2 # 副本数
  revisionHistoryLimit: 10 # 历史记录保留的个数
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx # 与下面pod的labels必须保持一致，不然管理不了pod，匹配rs，新版本创建之后不允许修改，修改之后产生新的rs，无法对应旧的label
  strategy:
    rollingUpdate:# 滚动升级的策略
      maxSurge: 25%
      maxUnavailable: 25%
    type: RollingUpdate
  template: # pod的参数
    metadata:
      creationTimestamp: null
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - image: nginx:1.15.2
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        name: nginx
        resources: {}
        terminationMessagePath: /dev/termination-log
        terminationMessagePolicy: File
      dnsPolicy: ClusterFirst
      restartPolicy: Always
      schedulerName: default-scheduler
      securityContext: {}
      terminationGracePeriodSeconds: 30

查看deploy的labels

[root@k8s-master01 ~]# kubectl get deploy --show-labels
NAME    READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE   LABELS
nginx   1/1     1            1           22m   app=nginx

状态解析

[root@k8s-master01 ~]# kubectl get deploy -owide
NAME    READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE   CONTAINERS   IMAGES         SELECTOR
nginx   1/1     1            1           40m   nginx        nginx:1.15.2   app=nginx

NAME：Deployment名称
READY：Pod的状态，已经Ready的个数
UP-TO-DATE：已经达到期望状态的被更新的副本数
AVAILABLE：已经可以用的副本数
AGE：显示应用程序运行的时间
CONTAINERS：容器名称
IMAGES：容器的镜像
SELECTOR：管理的Pod的标签

Deployment的更新

修改spec里面的template才会触发更新

查看镜像版本

[root@k8s-master01 ~]# kubectl get deploy -oyaml | grep image
        - image: nginx:1.15.2
          imagePullPolicy: IfNotPresent

更改deployment的镜像并记录

[root@k8s-master01 ~]# kubectl set image deploy nginx nginx=nginx:1.15.3 --record
Flag --record has been deprecated, --record will be removed in the future
deployment.apps/nginx image updated

查看滚动更新过程

[root@k8s-master01 ~]# kubectl rollout status deploy nginx
deployment "nginx" successfully rolled out

或者使用describe查看

[root@k8s-master01 ~]# kubectl describe deploy nginx
Events:
  Type    Reason             Age                   From                   Message
  ----    ------             ----                  ----                   -------
  Normal  ScalingReplicaSet  8m37s (x2 over 21h)   deployment-controller  Scaled up replica set nginx-66bbc9fdc5 to 1
  Normal  ScalingReplicaSet  8m35s                 deployment-controller  Scaled down replica set nginx-5dfc8689c6 to 0
  Normal  ScalingReplicaSet  7m41s (x2 over 165m)  deployment-controller  Scaled up replica set nginx-5dfc8689c6 to 1
  Normal  ScalingReplicaSet  7m39s (x2 over 165m)  deployment-controller  Scaled down replica set nginx-66bbc9fdc5 to 0

查看rs

[root@k8s-master01 ~]# kubectl get rs
NAME               DESIRED   CURRENT   READY   AGE
nginx-5dfc8689c6   1         1         1       165m
nginx-66bbc9fdc5   0         0         0       21h

滚动更新的策略是：先启动一个新的rs，将副本数设置为1，再把旧的删掉一个，然后再启动一个新的

查看滚动更新策略配置

[root@k8s-master01 ~]# vim nginx-deploy.yaml 
  strategy:
    rollingUpdate:
      maxSurge: 25%
      maxUnavailable: 25%
    type: RollingUpdat

Deployment的回滚

更新deploy镜像

[root@k8s-master01 ~]# kubectl set image deploy nginx nginx=nginx:787977da --record
Flag --record has been deprecated, --record will be removed in the future
deployment.apps/nginx image updated

[root@k8s-master01 ~]# kubectl get po
NAME                     READY   STATUS         RESTARTS   AGE
nginx-5dfc8689c6-ww9v4   1/1     Running        0          17m
nginx-7d79b96f68-m94sh   0/1     ErrImagePull   0          12s

查看历史版本

[root@k8s-master01 ~]# kubectl rollout history deploy nginx
deployment.apps/nginx 
REVISION  CHANGE-CAUSE
3         kubectl set image deploy nginx nginx=nginx:1.15.3 --record=true
4         kubectl set image deploy nginx nginx=nginx:1.15.3 --record=true
5         kubectl set image deploy nginx nginx=nginx:787977da --record=true

回滚到上一个版本

[root@k8s-master01 ~]# kubectl rollout undo deploy nginx
deployment.apps/nginx rolled back

查看pod，可以看到只剩一个

[root@k8s-master01 ~]# kubectl get po
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-5dfc8689c6-ww9v4   1/1     Running   0          20m

进行多次更新

[root@k8s-master01 ~]# kubectl set image deploy nginx nginx=nginx:787977da --record
deployment.apps/nginx image updated
[root@k8s-master01 ~]# kubectl set image deploy nginx nginx=nginx:787977dadaa --record
deployment.apps/nginx image updated
[root@k8s-master01 ~]# kubectl set image deploy nginx nginx=nginx:787977xxxxxdadaa --record
deployment.apps/nginx image updated

查看历史记录

[root@k8s-master01 ~]# kubectl rollout history deploy nginx
deployment.apps/nginx 
REVISION  CHANGE-CAUSE
3         kubectl set image deploy nginx nginx=nginx:1.15.3 --record=true
6         kubectl set image deploy nginx nginx=nginx:1.15.3 --record=true
7         kubectl set image deploy nginx nginx=nginx:787977da --record=true
8         kubectl set image deploy nginx nginx=nginx:787977dadaa --record=true
9         kubectl set image deploy nginx nginx=nginx:787977xxxxxdadaa --record=true

查看指定版本的详细信息

[root@k8s-master01 ~]# kubectl rollout history deploy nginx --revision=6
deployment.apps/nginx with revision #6
Pod Template:
  Labels:	app=nginx
	pod-template-hash=5dfc8689c6
  Annotations:	kubernetes.io/change-cause: kubectl set image deploy nginx nginx=nginx:1.15.3 --record=true
  Containers:
   nginx:
    Image:	nginx:1.15.3
    Port:	<none>
    Host Port:	<none>
    Environment:	<none>
    Mounts:	<none>
  Volumes:	<none>

回滚到执行的版本

[root@k8s-master01 ~]# kubectl rollout undo deploy nginx --to-revision=6
deployment.apps/nginx rolled back

查看deploy状态

[root@k8s-master01 ~]# kubectl get deploy -oyaml

Deployment扩容和缩容

扩容

[root@k8s-master01 ~]# kubectl scale --replicas=3 deploy nginx
deployment.apps/nginx scaled

[root@k8s-master01 ~]# kubectl get po
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-5dfc8689c6-nhplc   1/1     Running   0          41s
nginx-5dfc8689c6-ww9v4   1/1     Running   0          72m
nginx-5dfc8689c6-xh9l6   1/1     Running   0          41s

缩容

[root@k8s-master01 ~]# kubectl scale --replicas=2 deploy nginx
deployment.apps/nginx scaled

[root@k8s-master01 ~]# kubectl get po
NAME                     READY   STATUS        RESTARTS   AGE
nginx-5dfc8689c6-nhplc   1/1     Running       0          2m1s
nginx-5dfc8689c6-ww9v4   1/1     Running       0          73m
nginx-5dfc8689c6-xh9l6   0/1     Terminating   0          2m1s

NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-5dfc8689c6-nhplc   1/1     Running   0          2m17s
nginx-5dfc8689c6-ww9v4   1/1     Running   0          73m

Deployment更新暂停和恢复

使用edit命令可以修改多个配置，再一次性更新，但是通过set命令，每次都会触发更新，那么该如何做呢？可以使用Deployment更新暂停功能

[root@k8s-master01 ~]# kubectl rollout pause deployment nginx
deployment.apps/nginx paused

使用set命令修改配置

[root@k8s-master01 ~]# kubectl set image deploy nginx nginx=nginx:1.15.3 --record
Flag --record has been deprecated, --record will be removed in the future

# 进行第二次配置变更，添加内存CPU配置
[root@k8s-master01 ~]# kubectl set resources deploy nginx -c nginx --limits=cpu=200m,memory=128Mi --requests=cpu=10m,memory=16Mi
deployment.apps/nginx resource requirements updated

查看deploy

[root@k8s-master01 ~]# kubectl get deploy nginx -oyaml
        resources:
          limits:# 容器最大的CPU和内容容量
            cpu: 200m
            memory: 128Mi
          requests: # 容器启动最小的CPU和内容容量
            cpu: 10m
            memory: 16Mi

查看pod是否被更新

[root@k8s-master01 ~]# kubectl get po
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-5dfc8689c6-nhplc   1/1     Running   0          22m
nginx-5dfc8689c6-ww9v4   1/1     Running   0          93m

可以看到pod没有更新

更新恢复

[root@k8s-master01 ~]# kubectl rollout resume deploy nginx
deployment.apps/nginx resumed

查看rs

[root@k8s-master01 ~]# kubectl get rs
NAME               DESIRED   CURRENT   READY   AGE
nginx-5475c49ffb   0         0         0       71m
nginx-5dfc8689c6   0         0         0       4h12m
nginx-66bbc9fdc5   0         0         0       23h
nginx-68db656dd8   2         2         2       32s
nginx-799b8478d4   0         0         0       71m
nginx-7d79b96f68   0         0         0       77m

可以看到32s前新增了nginx的rs，更新被恢复就可以创建新的容器了

Deployment更新注意事项

查看deploy

[root@k8s-master01 ~]# kubectl get deploy nginx -oyaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  annotations:
    deployment.kubernetes.io/revision: "11"
    kubernetes.io/change-cause: kubectl set image deploy nginx nginx=nginx:1.15.3
      --record=true
  creationTimestamp: "2021-07-22T08:50:24Z"
  generation: 20
  labels:
    app: nginx
  name: nginx
  namespace: default
  resourceVersion: "1588198"
  uid: f6659adb-7b49-48a5-8db6-fbafa6baa1d7
spec:
  progressDeadlineSeconds: 600
  replicas: 2
  revisionHistoryLimit: 10 # 设置保留RS旧的revision的个数，设置为0的话，不保留历史数据
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  strategy: # 滚动更新的策略
    rollingUpdate:
      maxSurge: 25% # 可以超过期望值的最大Pod数，可选字段，默认为25%，可以设置成数字或百分比，如果该值为0，那么maxUnavailable不能为0
      maxUnavailable: 25% # 指定在回滚或更新时最大不可用的Pod的数量，可选字段，默认25%，可以设置成数字或百分比，如果该值为0，那么maxSurge就不能0
    type: RollingUpdate # 更新deployment的方式，默认是RollingUpdate，滚动更新，可以指定maxSurge和maxUnavailable
  template:
    metadata:
      creationTimestamp: null
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - image: nginx:1.15.3
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        name: nginx
        resources:
          limits:
            cpu: 200m
            memory: 128Mi
          requests:
            cpu: 10m
            memory: 16Mi
        terminationMessagePath: /dev/termination-log
        terminationMessagePolicy: File
      dnsPolicy: ClusterFirst
      restartPolicy: Always
      schedulerName: default-scheduler
      securityContext: {}
      terminationGracePeriodSeconds: 30
status:
  availableReplicas: 2
  conditions:
  - lastTransitionTime: "2021-07-23T07:48:01Z"
    lastUpdateTime: "2021-07-23T07:48:01Z"
    message: Deployment has minimum availability.
    reason: MinimumReplicasAvailable
    status: "True"
    type: Available
  - lastTransitionTime: "2021-07-23T08:10:50Z"
    lastUpdateTime: "2021-07-23T08:10:53Z"
    message: ReplicaSet "nginx-68db656dd8" has successfully progressed.
    reason: NewReplicaSetAvailable
    status: "True"
    type: Progressing
  observedGeneration: 20
  readyReplicas: 2
  replicas: 2
  updatedReplicas: 2

.spec.minReadySeconds：可选参数，指定新创建的Pod在没有任何容器崩溃的情况下视为Ready最小的秒数，默认为0，即一旦被创建就视为可用。

.spec.strategy.type Recreate：重建，先删除旧的Pod，在创建新的Pod

有状态应用管理StatefulSet概念

StatefulSet的基本概念
StatefulSet注意事项

StatefulSet（有状态集，缩写为sts）常用于部署有状态的且需要有序启动的应用程序，比如在进行SpringCloud项目容器化时，Eureka的部署是比较适合用StatefulSet部署方式的，可以给每个Eureka实例创建一个唯一且固定的标识符，并且每个Eureka实例无需配置多余的Service，其余Spring Boot应用可以直接通过Eureka的Headless Service即可进行注册。

Eureka的statefulset的资源名称是eureka，eureka-0 eureka-1 eureka-2
Service：headless service，没有ClusterIP eureka-svc
Eureka-0.eureka-svc.NAMESPACE_NAME eureka-1.eureka-svc …

StatefulSet的基本概念

StatefulSet主要用于管理有状态应用程序的工作负载API对象。比如在生产环境中，可以部署ElasticSearch集群、MongoDB集群或者需要持久化的RabbitMQ集群、Redis集群、Kafka集群和ZooKeeper集群等。

和Deployment类似，一个StatefulSet也同样管理着基于相同容器规范的Pod。不同的是，StatefulSet为每个Pod维护了一个粘性标识。这些Pod是根据相同的规范创建的，但是不可互换，每个Pod都有一个持久的标识符，在重新调度时也会保留，一般格式为StatefulSetName-Number。比如定义一个名字是Redis-Sentinel的StatefulSet，指定创建三个Pod，那么创建出来的Pod名字就为Redis-Sentinel-0、Redis-Sentinel-1、Redis-Sentinel-2。而StatefulSet创建的Pod一般使用Headless Service（无头服务）进行通信，和普通的Service的区别在于Headless Service没有ClusterIP，它使用的是Endpoint进行互相通信，Headless一般的格式为：

statefulSetName-{0..N-1}.serviceName.namespace.svc.cluster.local

serviceName为Headless Service的名字，创建StatefulSet时，必须指定Headless Service名称；
0..N-1为Pod所在的序号，从0开始到N-1；
statefulSetName为StatefulSet的名字；
namespace为服务所在的命名空间；
.cluster.local为Cluster Domain（集群域）。

假如公司某个项目需要在Kubernetes中部署一个主从模式的Redis，此时使用StatefulSet部署就极为合适，因为StatefulSet启动时，只有当前一个容器完全启动时，后一个容器才会被调度，并且每个容器的标识符是固定的，那么就可以通过标识符来断定当前Pod的角色。

比如用一个名为redis-ms的StatefulSet部署主从架构的Redis，第一个容器启动时，它的标识符为redis-ms-0，并且Pod内主机名也为redis-ms-0，此时就可以根据主机名来判断，当主机名为redis-ms-0的容器作为Redis的主节点，其余从节点，那么Slave连接Master主机配置就可以使用不会更改的Master的Headless Service，此时Redis从节点（Slave）配置文件如下：

port 6379
slaveof redis-ms-0.redis-ms.public-service.svc.cluster.local 6379
tcp-backlog 511
timeout 0
tcp-keepalive 0
……

其中redis-ms-0.redis-ms.public-service.svc.cluster.local是Redis Master的Headless Service，在同一命名空间下只需要写redis-ms-0.redis-ms即可，后面的public-service.svc.cluster.local可以省略。

StatefulSet注意事项

一般StatefulSet用于有以下一个或者多个需求的应用程序：

需要稳定的独一无二的网络标识符。
需要持久化数据。
需要有序的、优雅的部署和扩展。
需要有序的自动滚动更新。

如果应用程序不需要任何稳定的标识符或者有序的部署、删除或者扩展，应该使用无状态的控制器部署应用程序，比如Deployment或者ReplicaSet。

StatefulSet是Kubernetes 1.9版本之前的beta资源，在1.5版本之前的任何Kubernetes版本都没有。

Pod所用的存储必须由PersistentVolume Provisioner（持久化卷配置器）根据请求配置StorageClass，或者由管理员预先配置，当然也可以不配置存储。

为了确保数据安全，删除和缩放StatefulSet不会删除与StatefulSet关联的卷，可以手动选择性地删除PVC和PV

StatefulSet目前使用Headless Service（无头服务）负责Pod的网络身份和通信，需要提前创建此服务。

删除一个StatefulSet时，不保证对Pod的终止，要在StatefulSet中实现Pod的有序和正常终止，可以在删除之前将StatefulSet的副本缩减为0。

创建一个StatefulSet应用

定义一个StatefulSet资源文件
创建一个StatefulSet

定义一个StatefulSet资源文件

[root@k8s-master01 ~]# vim nginx-sts.yaml
# 添加以下内容
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx
  labels:
    app: nginx
spec:
  ports:
  - port: 80
    name: web
  clusterIP: None
  selector:
    app: nginx
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: web
spec:
  serviceName: "nginx" # StatefulSet必须配置一个serviceName，它指向已经存在的service，上面定义
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.15.2
        ports:
        - containerPort: 80
          name: web

kind: Service定义了一个名字为Nginx的Headless Service，创建的Service格式为nginx-0.nginx.default.svc.cluster.local，其他的类似，因为没有指定Namespace（命名空间），所以默认部署在default。
kind: StatefulSet定义了一个名字为web的StatefulSet，replicas表示部署Pod的副本数，本实例为2。

在StatefulSet中必须设置Pod选择器（.spec.selector）用来匹配其标签（.spec.template.metadata.labels）。在1.8版本之前，如果未配置该字段（.spec.selector），将被设置为默认值，在1.8版本之后，如果未指定匹配Pod Selector，则会导致StatefulSet创建错误。

当StatefulSet控制器创建Pod时，它会添加一个标签statefulset.kubernetes.io/pod-name，该标签的值为Pod的名称，用于匹配Service。

创建一个StatefulSet

[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f nginx-sts.yaml
service/nginx created
statefulset.apps/web created

查看pod

[root@k8s-master01 ~]# kubectl get po
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
web-0                    1/1     Running   0          5s
web-1                    1/1     Running   0          3s

查看service

[root@k8s-master01 ~]# kubectl get svc
NAME         TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1    <none>        443/TCP   14d
nginx        ClusterIP   None         <none>        80/TCP    52s

扩容sts

[root@k8s-master01 ~]# kubectl scale --replicas=3 sts web
statefulset.apps/web scaled