Kubernetes控制器之ReplicaSet

　　参考：https://www.jianshu.com/p/fd8d8d51741e

　　　　https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/workloads/controllers/replicaset/

　　说到ReplicaSet对象，得先说说ReplicationController（简称为RC）。在旧版本的Kubernetes中，只有ReplicationController对象。它的主要作用是确保Pod以你指定的副本数运行，即如果有容器异常退出，会自动创建新的 Pod 来替代；而异常多出来的容器也会自动回收。可以说，通过ReplicationController，Kubernetes实现了集群的高可用性。

　　在新版本的 Kubernetes 中建议使用 ReplicaSet（简称为RS ）来取代 ReplicationController。ReplicaSet 跟 ReplicationController 没有本质的不同，只是名字不一样，并且 ReplicaSet 支持集合式的 selector（ReplicationController 仅支持等式）。

　　虽然也 ReplicaSet 可以独立使用，但建议使用 Deployment 来自动管理 ReplicaSet，这样就无需担心跟其他机制的不兼容问题（比如 ReplicaSet 不支持 rolling-update 但 Deployment 支持），并且Deployment还支持版本记录、回滚、暂停升级等高级特性。

　　1.ReplicationController的创建

　　ReplicationController和Pod一样，都是Kubernetes中的对象。通过yaml或json描述文件创建一个ReplicationController。一个简单的ReplicationController如下

# cat ReplicationController.yaml 
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

 　　下面简要解释一下上述ReplicationController描述文件中的关键点：

• kind字段代表你要新建的对象类型。此处指定为ReplicationController。
• spec.selector对指定为你需要管理的Pod的label（label的意义体现在此处）。这里将spec.selector设置为app：nginx，意味着所有包含label：app:nginx的Pod都将被这个RC管理。
• spec.replicas字段代表了受此RC管理的Pod需要运行的副本数本次设置为3。
• template模块用于定义Pod，包括Pod名字本次是nginx，Podlabel以及Pod中运行的应用

　　上面的RC通过kubectl apply命令创建成功后，Kubernetes会在所有可用的Node上，新建三个Pod。每个Pod都有一个app: nginx的label，并且每个Pod中都运行一个nginx容器。一旦其中某个Pod发生故障停止运行了，Controller Manager都能够及时发现，然后根据当前RC定义，创建出一个新的Pod，从而使包含label：app: nginx的Pod的运行副本数始终为3。

　　创建ReplicationController

kubectl apply -f ReplicationController.yaml

 　　查看创建的RC和Pod

# kubectl get ReplicationController
NAME    DESIRED   CURRENT   READY   AGE
nginx   3         3         3       25m
[root@localhost replicaset]# kubectl get pod
NAME                                      READY   STATUS    RESTARTS   AGE
db-0                                      1/1     Running   1          3d
nfs-client-provisioner-7665588bd7-5ll74   1/1     Running   1          3d
nginx-442b2                               1/1     Running   0          26m
nginx-5pnr9                               1/1     Running   0          26m
nginx-dkjjq                               1/1     Running   0          26m
redis                                     1/1     Running   0          6h49m

 

 　　为该RC创建svc

# cat svc.yaml 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx
  labels:
    app: nginx
spec:
  ports:
  - port: 80
    protocol: TCP
    targetPort: 80
  selector:
    app: nginx
  type: NodePort

 　　解释

• kind对应Kubernetes对象此次创建的是Service
• metadata.name是此Service的名字可以自定义kubectl expose创建yaml文件是加参数--name= 如未自定义则默认的名称为RC名即本次的nginx
• metadata.labels对应标签选择器对应的是labels： app:nginx
• spec.ports.port指定后端容器的端口，本次为nginx即80端口
• spec.port.targetPort为本Service访问入口通过该入口负载均衡之后端的3个Pod，集群内部可以通过该Service生成的IP加端口访问
• spec.type指定外部访问模式为NodePort即随机生成外部访问端口

　　可以使用命名生成此yaml文件

kubectl expose rc nginx --port=80 --target-port=80 --type=NodePort --dry-run -o yaml>svc.yaml

 　　应用

kubectl apply -f svc.yaml 

 　　查看

 　　可以在web页面通过nodeIP加端口访问nginx

　2.ReplicaSet的创建

　　Kubernetes官方强烈建议避免直接使用replicaSet，而应该通过Deployment来创建RS和Pod

　　由于ReplicaSet是ReplicationController的代替物，因此用法基本相同，唯一的区别在于ReplicaSet支持集合式的selector。一个典型的RS描述文件如下：

　　从官方下载的示例无法下载镜像，本次修改了镜像源，可以使用docker search 搜索镜像

# cat frontend.yaml 
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: dolphinzb/gb-frontend 
        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

 　　以上RS描述文件中，selector除了可以使用matchLabels，还支持集合式的操作：

matchExpressions:
      - {key: tier, operator: In, values: [frontend]}

 　　PS：没看到这个集合式操作

　　创建

 kubectl apply -f frontend.yaml

 　　查看yaml 文件所定义的 ReplicaSet 及其管理的 Pod。

# kubectl describe rs frontend
Name:         frontend
Namespace:    default
Selector:     tier=frontend,tier in (frontend)
Labels:       app=guestbook
              tier=frontend
Annotations:  kubectl.kubernetes.io/last-applied-configuration:
                {"apiVersion":"apps/v1","kind":"ReplicaSet","metadata":{"annotations":{},"labels":{"app":"guestbook","tier":"frontend"},"name":"frontend",...
Replicas:     3 current / 3 desired
Pods Status:  3 Running / 0 Waiting / 0 Succeeded / 0 Failed
Pod Template:
  Labels:  app=guestbook
           tier=frontend
  Containers:
   php-redis:
    Image:      dolphinzb/gb-frontend
    Port:       80/TCP
    Host Port:  0/TCP
    Requests:
      cpu:     100m
      memory:  100Mi
    Environment:
      GET_HOSTS_FROM:  dns
    Mounts:            <none>
  Volumes:             <none>
Events:
  Type    Reason            Age   From                   Message
  ----    ------            ----  ----                   -------
  Normal  SuccessfulCreate  24m   replicaset-controller  Created pod: frontend-44xh9
  Normal  SuccessfulCreate  24m   replicaset-controller  Created pod: frontend-lvg86
  Normal  SuccessfulCreate  24m   replicaset-controller  Created pod: frontend-4v4pc

 　　3.ReplicSet的使用

　　3.1ReplicaSet的删除

　　使用kubelet delete命令会删除此RS以及它管理的Pod。在Kubernetes删除RS前，会将RS的replica调整为0，等待所有的Pod被删除后，再执行RS对象的删除。

　　如果希望仅仅删除RS对象（保留Pod），使用kubelet delete命令时添加--cascade=false选项。

kubectl delete rs frontend

 　　查看已经删除的RS和对应的Pod

 　　删除RS保留Pod

 kubectl delete rs frontend --cascade=false

 

 　　PS：使用以上方式删除RS以后保留的Pod需要一个个手动删除

kubectl delete pod frontend-jtp9z
kubectl delete pod frontend-lw5q6
kubectl delete pod frontend-zprpz 

 　　3.2.ReplicaSet伸缩

　　通过修改.spec.replicas的值可以实时修改RS运行的Pod数量。

　　3.3 Horizontal Pod Autoscaler（HPA）

# cat hpa-rs.yaml 
apiVersion: autoscaling/v1
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
  name: frontend-scaler
spec:
  scaleTargetRef:
    kind: ReplicaSet
    name: frontend
  minReplicas: 3
  maxReplicas: 10
  targetCPUUtilizationPercentage: 50

 　　将这个列表保存到 hpa-rs.yaml 并提交到 Kubernetes 集群，就能创建它所定义的 HPA，进而就能根据复制的 Pod 的 CPU 利用率对目标 ReplicaSet进行自动缩放。

kubectl create -f hpa-rs.yaml 

　　或者，可以使用 kubectl autoscale 命令完成相同的操作。 (而且它更简单！)

kubectl autoscale rs frontend