Kubernetes资源控制器

内容来自尚硅谷。

Kubernetes中内建了很多controller（控制器），这些相当于一个状态机，用来控制Pod的具体状态和行为。

控制器类型：

ReplicationController 和 ReplicaSet
Deployment
DaemonSet
StateFulSet
Job/CronJob
Horizontal Pod Autoscaling

ReplicationController 和 ReplicaSet

ReplicationController（RC）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，即如果有容器异常退出，会自动创建新的 Pod 来替代；而如果异常多出来的容器也会自动回收。
在新版本的 Kubernetes 中建议使用 ReplicaSet 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。

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: ReplicaSet
metadata:
  name: frontend
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      tier: frontend
  template:
    metadata:
      labels:
        tier: frontend
    spec:
      containers:
      - name: php-redis
        image: gcr.io/google_samples/gb-frontend:v3
        env:
        - name: GET_HOSTS_FROM
          value: dns
        ports:
        - containerPort: 80

Deployment

Deployment 为 Pod 和 ReplicaSet 提供了一个声明式定义 (declarative) 方法，用来替代以前的ReplicationController 来方便的管理应用。典型的应用场景包括：

定义 Deployment 来创建 Pod 和 ReplicaSet
滚动升级和回滚应用
扩容和缩容
暂停和继续 Deployment

RS与Deployment的关系：

部署简单的nginx应用

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.7.9
        ports:
        - containerPort: 80

kubectl apply -f https://kubernetes.io/docs/user-guide/nginx-deployment.yaml --record
# --record参数可以记录命令，我们可以很方便的查看每次 revision 的变化

扩容

kubectl scale deployment nginx-deployment --replicas 10

自动扩展

如果集群支持 horizontal pod autoscaling 的话，还可以为Deployment设置自动扩展。

kubectl autoscale deployment nginx-deployment --min=10 --max=15 --cpu-percent=80

更新镜像

kubectl set image deployment/nginx-deployment nginx=nginx:1.9.1

回滚

kubectl rollout history deployment/nginx-deployment
kubectl rollout undo deployment/nginx-deployment
kubectl rollout undo deployment/nginx-deployment --to-revision=2 ## 可以使用 --revision参数指定某个历史版本
kubectl rollout pause deployment/nginx-deployment ## 暂停 deployment 的更新

查看 rollout 的状态

kubectl rollout status deployment/nginx-deployment

如果 rollout 成功完成， kubectl rollout status 将返回一个0值的 Exit Code。

$ kubectl rollout status deploy/nginx
Waiting for rollout to finish: 2 of 3 updated replicas are available...
deployment "nginx" successfully rolled out
$ echo $?
0

编辑Deployment

kubectl edit deployment/nginx-deployment

查看历史RS

kubectl get rs

Deployment更新策略

Deployment 可以保证在升级时只有一定数量的 Pod 是 down 的。默认的，它会确保至少有比期望的Pod数量少一个是up状态（最多一个不可用）。
Deployment 同时也可以确保只创建出超过期望数量的一定数量的 Pod。默认的，它会确保最多比期望的Pod数量多一个的 Pod 是 up 的（最多1个 surge ）。
未来的 Kuberentes 版本中，将从1-1变成25%-25%。

kubectl describe deployments

Rollover（多个rollout并行）

假如您创建了一个有5个 niginx:1.7.9 replica的 Deployment，但是当还只有3个 nginx:1.7.9 的 replica 创建出来的时候您就开始更新含有5个 nginx:1.9.1 replica 的 Deployment。在这种情况下，Deployment 会立即杀掉已创建的3个 nginx:1.7.9 的 Pod，并开始创建 nginx:1.9.1 的 Pod。它不会等到所有的5个 nginx:1.7.9 的Pod 都创建完成后才开始改变航道。

清理Policy

您可以通过设置 .spec.revisonHistoryLimit 项来指定 deployment 最多保留多少 revision 历史记录。默认的会保留所有的 revision；如果将该项设置为0，Deployment 就不允许回退了。

DaemonSet

DaemonSet 确保全部（或者一些）Node 上运行一个 Pod 的副本。当有 Node 加入集群时，也会为他们新增一个Pod 。当有 Node 从集群移除时，这些 Pod 也会被回收。删除 DaemonSet 将会删除它创建的所有 Pod。
DaemonSet的典型用法：

运行集群存储 daemon，例如在每个 Node 上运行 glusterd 、 ceph
在每个 Node 上运行日志收集 daemon，例如 fluentd 、 logstash
在每个 Node 上运行监控 daemon，例如 Prometheus Node Exporter、 collectd 、Datadog 代理、New Relic 代理，或 Ganglia gmond

apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: deamonset-example
  labels:
    app: daemonset
spec:
  selector:
    matchLabels:
      name: deamonset-example
  template:
    metadata:
      labels:
      name: deamonset-example
    spec:
      containers:
      - name: daemonset-example
        image: wangyanglinux/myapp:v1

Job

Job 负责批处理任务，即仅执行一次的任务，它保证批处理任务的一个或多个 Pod 成功结束。

特殊说明：

spec.template格式同Pod
RestartPolicy仅支持Never或OnFailure
单个Pod时，默认Pod成功运行后Job即结束
.spec.completions 标志Job结束需要成功运行的Pod个数，默认为1
.spec.parallelism 标志并行运行的Pod的个数，默认为1
.spec.activeDeadlineSeconds 标志失败Pod的重试最大时间，超过这个时间不会继续重试

apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: pi
spec:
  template:
    metadata:
      name: pi
    spec:
      containers:
      - name: pi
        image: perl
        command: ["perl", "-Mbignum=bpi", "-wle", "print bpi(2000)"]
      restartPolicy: Never

CronJob

Cron Job 管理基于时间的 Job，即：

在给定时间点只运行一次
周期性地在给定时间点运行

使用前提条件：当前使用的 Kubernetes 集群，版本 >= 1.8（对 CronJob）。对于先前版本的集群，版本 <
1.8，启动 API Server时，通过传递选项 --runtime-config=batch/v2alpha1=true 可以开启 batch/v2alpha1
API

典型的用法如下所示：

在给定的时间点调度 Job 运行
创建周期性运行的 Job，例如：数据库备份、发送邮件

CronJob Spec

.spec.schedule ：调度，必需字段，指定任务运行周期，格式同 Cron
.spec.jobTemplate ：Job 模板，必需字段，指定需要运行的任务，格式同 Job
.spec.startingDeadlineSeconds ：启动 Job 的期限（秒级别），该字段是可选的。如果因为任何原因而错过了被调度的时间，那么错过执行时间的 Job 将被认为是失败的。如果没有指定，则没有期限
.spec.concurrencyPolicy ：并发策略，该字段也是可选的。它指定了如何处理被 Cron Job 创建的 Job 的并发执行。
注意，当前策略只能应用于同一个 Cron Job 创建的 Job。如果存在多个 Cron Job，它们创建的 Job 之间总是允许并发运行。
只允许指定下面策略中的一种：
1. Allow （默认）：允许并发运行 Job
2. Forbid ：禁止并发运行，如果前一个还没有完成，则直接跳过下一个
3. Replace ：取消当前正在运行的 Job，用一个新的来替换
.spec.suspend ：挂起，该字段也是可选的。如果设置为 true ，后续所有执行都会被挂起。它对已经开始执行的 Job 不起作用。默认值为 false 。
.spec.successfulJobsHistoryLimit 和 .spec.failedJobsHistoryLimit ：历史限制，是可选的字段。它们指定了可以保留多少完成和失败的 Job。默认情况下，它们分别设置为 3 和 1 。设置限制的值为 0 ，相关类型的 Job 完成后将不会被保留。

apiVersion: batch/v1beta1
kind: CronJob
metadata:
  name: hello
spec:
  schedule: "*/1 * * * *"
  jobTemplate:
    spec:
      template:
        spec:
          containers:
          - name: hello
            image: busybox
            args:
            - /bin/sh
            - -c
            - date; echo Hello from the Kubernetes cluster
          restartPolicy: OnFailure

$ kubectl get cronjob
NAME SCHEDULE SUSPEND ACTIVE LAST-SCHEDULE
hello */1 * * * * False 0 <none>
$ kubectl get jobs
NAME DESIRED SUCCESSFUL AGE
hello-1202039034 1 1 49s
$ pods=$(kubectl get pods --selector=job-name=hello-1202039034 --output=jsonpath={.items..metadata.name})
$ kubectl logs $pods
Mon Aug 29 21:34:09 UTC 2016
Hello from the Kubernetes cluster
# 注意，删除 cronjob 的时候不会自动删除 job，这些 job 可以用 kubectl delete job 来删除
$ kubectl delete cronjob hello
cronjob "hello" deleted

CronJob本身的一些限制

创建 Job 操作应该是幂等的。

StatefulSet

StatefulSet 作为 Controller 为 Pod 提供唯一的标识。它可以保证部署和 scale 的顺序。

StatefulSet是为了解决有状态服务的问题（对应Deployments和ReplicaSets是为无状态服务而设计），其应用
场景包括：

稳定的持久化存储，即Pod重新调度后还是能访问到相同的持久化数据，基于PVC来实现
稳定的网络标志，即Pod重新调度后其PodName和HostName不变，基于Headless Service（即没有Cluster IP的Service）来实现
有序部署，有序扩展，即Pod是有顺序的，在部署或者扩展的时候要依据定义的顺序依次依次进行（即从0到N-1，在下一个Pod运行之前所有之前的Pod必须都是Running和Ready状态），基于init containers来实现
有序收缩，有序删除（即从N-1到0）