Pod控制器

目录

一、Pod控制器

1.Pod控制器及其功用

2.pod控制器有多种类型

3.Pod与控制器之间的关系

（1）Deployment

（2）查看控制器配置

（3）查看历史版本

二、SatefulSet

三、安装CoreDNS

1.方法一：

2.方法二

四、创建pv

1.定义PV

2.创建statefulset

3.滚动更新

五、DaemonSet

六、Job

七、CronJob 

---

一、Pod控制器

1.Pod控制器及其功用

Pod控制器，又称之为工作负载（workload），是用于实现管理pod的中间层，确保pod资源符合预期的状态，pod的资源出现故障时，会尝试进行重启，当根据重启策略无效，则会重新新建pod的资源。

2.pod控制器有多种类型

（1）ReplicaSet: 代用户创建指定数量的pod副本，确保pod副本数量符合预期状态，并且支持滚动式自动扩容和缩容功能。

ReplicaSet主要三个组件组成：

1）用户期望的pod副本数量
2）标签选择器，判断哪个pod归自己管理
3）当现存的pod数量不足，会根据pod资源模板进行新建
帮助用户管理无状态的pod资源，精确反应用户定义的目标数量，但是RelicaSet不是直接使用的控制器，而是使用Deployment。

（2）Deployment：工作在ReplicaSet之上，用于管理无状态应用，目前来说最好的控制器。支持滚动更新和回滚功能，还提供声明式配置。

 ReplicaSet 与Deployment 这两个资源对象逐步替换之前RC的作用。

（3）DaemonSet：用于确保集群中的每一个节点只运行特定的pod副本，通常用于实现系统级后台任务。比如ELK服务
特性：服务是无状态的
服务必须是守护进程

（4）StatefulSet：管理有状态应用

（5）Job：只要完成就立即退出，不需要重启或重建

（6）Cronjob：周期性任务控制，不需要持续后台运行

3.Pod与控制器之间的关系

controllers：在集群上管理和运行容器的 pod 对象， pod 通过 label-selector 相关联。
Pod 通过控制器实现应用的运维，如伸缩，升级等。

（1）Deployment

vim nginx-deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
  labels:
    app: nginx	
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.15.4
        ports:
        - containerPort: 80
 
kubectl create -f nginx-deployment.yaml
 
kubectl get pods,deploy,rs

（2）查看控制器配置

kubectl edit deployment/nginx-deployment
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  annotations:
    deployment.kubernetes.io/revision: "1"
  creationTimestamp: "2021-04-19T08:13:50Z"
  generation: 1
  labels:
    app: nginx					 Deployment资源的标签
  name: nginx-deployment
  namespace: default
  resourceVersion: "167208"
  selfLink: /apis/extensions/v1beta1/namespaces/default/deployments/nginx-deployment
  uid: d9d3fef9-20d2-4196-95fb-0e21e65af24a
spec:
  progressDeadlineSeconds: 600
  replicas: 3					 期望的pod数量，默认是1
  revisionHistoryLimit: 10
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  strategy:
    rollingUpdate:
      maxSurge: 25%				 升级过程中会先启动的新Pod的数量不超过期望的Pod数量的25%，也可以是一个绝对值
      maxUnavailable: 25%		 升级过程中在新的Pod启动好后销毁的旧Pod的数量不超过期望的Pod数量的25%，也可以是一个绝对值
    type: RollingUpdate			 滚动升级
  template:
    metadata:
      creationTimestamp: null
      labels:
        app: nginx				 Pod副本关联的标签
    spec:
      containers:
      - image: nginx:1.15.4				 镜像名称
        imagePullPolicy: IfNotPresent	 镜像拉取策略
        name: nginx
        ports:
        - containerPort: 80				 容器暴露的监听端口
          protocol: TCP
        resources: {}
        terminationMessagePath: /dev/termination-log
        terminationMessagePolicy: File
      dnsPolicy: ClusterFirst
      restartPolicy: Always				 容器重启策略
      schedulerName: default-scheduler
      securityContext: {}
      terminationGracePeriodSeconds: 30
......

（3）查看历史版本

kubectl rollout history deployment/nginx-deployment

二、SatefulSet

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:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx # has to match .spec.template.metadata.labels
  serviceName: "nginx"
  replicas: 3 # by default is 1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx # has to match .spec.selector.matchLabels
    spec:
      terminationGracePeriodSeconds: 10
      containers:
      - name: nginx
        image: k8s.gcr.io/nginx-slim:0.8
        ports:
        - containerPort: 80
          name: web
        volumeMounts:
        - name: www
          mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: www
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      storageClassName: "my-storage-class"
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi

StatefulSet组成

Headless Service（无头服务）：用于为Pod资源标识符生成可解析的DNS记录。
volumeClaimTemplates（存储卷申请模板）：基于静态或动态PV供给方式为Pod资源提供专有的固定存储。
StatefulSet：用于管控Pod资源。
 

三、安装CoreDNS

1.方法一：

下载链接：https://github.com/kubernetes/kubernetes/blob/master/cluster/addons/dns/coredns/coredns.yaml.base

vim transforms2sed.sed
s/__DNS__SERVER__/10.0.0.2/g
s/__DNS__DOMAIN__/cluster.local/g
s/__DNS__MEMORY__LIMIT__/170Mi/g
s/__MACHINE_GENERATED_WARNING__/Warning: This is a file generated from the base underscore template file: coredns.yaml.base/g
 
sed -f transforms2sed.sed coredns.yaml.base > coredns.yaml

2.方法二

上传 coredns.yaml 文件

kubectl create -f coredns.yaml
 
kubectl get pods -n kube-system
 
 
vim nginx-service.yaml
apiVersion: v1  
kind: Service  
metadata:
  name: nginx-service
  labels:
    app: nginx  
spec:
  type: NodePort  
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 80  
  selector:
    app: nginx
 
kubectl create -f nginx-service.yaml
 
kubectl get svc

vim pod6.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: dns-test
spec:
  containers:
  - name: busybox
    image: busybox:1.28.4
    args:
    - /bin/sh
    - -c
    - sleep 36000
  restartPolicy: Never
  
kubectl create -f pod6.yaml 

解析kubernetes和nginx-service名称

kubectl exec -it dns-test sh
/ # nslookup kubernetes

查看statefulset的定义

kubectl explain statefulset
 
kubectl explain statefulset.spec

清单定义StatefulSet

一个完整的 StatefulSet 控制器由一个 Headless Service、一个 StatefulSet 和一个 volumeClaimTemplate 组成。

vim stateful-demo.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: myapp-svc
  labels:
    app: myapp-svc
spec:
  ports:
  - port: 80
    name: web
  clusterIP: None
  selector:
    app: myapp-pod
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: myapp
spec:
  serviceName: myapp-svc
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: myapp-pod
  template:
    metadata:
      labels:
        app: myapp-pod
    spec:
      containers:
      - name: myapp
        image: ikubernetes/myapp:v1
        ports:
        - containerPort: 80
          name: web
        volumeMounts:
        - name: myappdata
          mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: myappdata
	  annotations:           动态PV创建时，使用annotations在PVC里声明一个StorageClass对象的标识进行关联
        volume.beta.kubernetes.io/storage-class: nfs-client-storageclass
    spec:
      accessModes: ["ReadWriteOnce"]
      resources:
        requests:
          storage: 2Gi

由于 StatefulSet 资源依赖于一个实现存在的 Headless 类型的 Service 资源，所以需要先定义一个名为 myapp-svc 的 Headless Service 资源，用于为关联到每个 Pod 资源创建 DNS 资源记录。接着定义了一个名为 myapp 的 StatefulSet 资源，它通过 Pod 模板创建了 3 个 Pod 资源副本，并基于 volumeClaimTemplates 向前面创建的PV进行了请求大小为 2Gi 的专用存储卷。

四、创建pv

stor01节点

mkdir -p /data/volumes/v{1,2,3,4,5}
 
vim /etc/exports
/data/volumes/v1 网段/24(rw,no_root_squash)
/data/volumes/v2 网段/24(rw,no_root_squash)
/data/volumes/v3 网段/24(rw,no_root_squash)
/data/volumes/v4 网段/24(rw,no_root_squash)
/data/volumes/v5 网段/24(rw,no_root_squash)
 
systemctl restart rpcbind
systemctl restart nfs
 
exportfs -arv
 
showmount -e

1.定义PV

vim pv-demo.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv001
  labels:
    name: pv001
spec:
  nfs:
    path: /data/volumes/v1
    server: stor01
  accessModes: ["ReadWriteMany","ReadWriteOnce"]
  capacity:
    storage: 1Gi
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv002
  labels:
    name: pv002
spec:
  nfs:
    path: /data/volumes/v2
    server: stor01
  accessModes: ["ReadWriteOnce"]
  capacity:
    storage: 2Gi
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv003
  labels:
    name: pv003
spec:
  nfs:
    path: /data/volumes/v3
    server: stor01
  accessModes: ["ReadWriteMany","ReadWriteOnce"]
  capacity:
    storage: 2Gi
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv004
  labels:
    name: pv004
spec:
  nfs:
    path: /data/volumes/v4
    server: stor01
  accessModes: ["ReadWriteMany","ReadWriteOnce"]
  capacity:
    storage: 2Gi
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv005
  labels:
    name: pv005
spec:
  nfs:
    path: /data/volumes/v5
    server: stor01
  accessModes: ["ReadWriteMany","ReadWriteOnce"]
  capacity:
    storage: 2Gi
 
 
kubectl apply -f pv-demo.yaml
 
kubectl get pv

2.创建statefulset

kubectl apply -f stateful-demo.yaml 
 
kubectl get svc   查看创建的无头服务myapp-svc
 
kubectl get sts   查看statefulset
 
kubectl get pvc   查看pvc绑定
 
kubectl get pv    查看pv绑定
 
kubectl get pods  查看Pod信息
 
kubectl delete -f stateful-demo.yaml	

当删除的时候是从myapp-2开始进行删除的，关闭是逆向关闭

kubectl get pods -w

此时PVC依旧存在的，再重新创建pod时，依旧会重新去绑定原来的pvc

kubectl apply -f stateful-demo.yaml
 
kubectl get pvc

3.滚动更新

       StatefulSet 控制器将在 StatefulSet 中删除并重新创建每个 Pod。它将以与 Pod 终止相同的顺序进行（从最大的序数到最小的序数），每次更新一个 Pod。在更新其前身之前，它将等待正在更新的 Pod 状态变成正在运行并就绪。如下操作的滚动更新是按照2-0的顺序更新。

vim stateful-demo.yaml  		 修改image版本为v2
.....
image: ikubernetes/myapp:v2
....
 
kubectl apply -f stateful-demo.yaml
 
kubectl get pods -w    查看滚动更新的过程

在创建的每一个Pod中，每一个pod自己的名称都是可以被解析的

kubectl exec -it myapp-0 /bin/sh

无状态：
1）deployment 认为所有的pod都是一样的
2）不用考虑顺序的要求
3）不用考虑在哪个node节点上运行
4）可以随意扩容和缩容 

有状态
1）实例之间有差别，每个实例都有自己的独特性，元数据不同，例如etcd，zookeeper
2）实例之间不对等的关系，以及依靠外部存储的应用。

常规service和无头服务区别
service：一组Pod访问策略，提供cluster-IP群集之间通讯，还提供负载均衡和服务发现。
Headless service：无头服务，不需要cluster-IP，而是直接以DNS记录的方式解析出被代理Pod的IP地址。
 

vim pod6.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: dns-test
spec:
  containers:
  - name: busybox
    image: busybox:1.28.4
    args:
    - /bin/sh
    - -c
    - sleep 36000
  restartPolicy: Never
 
 
vim sts.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx
  labels:
    app: nginx
spec:
  ports:
  - port: 80
    name: web
  clusterIP: None
  selector:
    app: nginx
---
apiVersion: apps/v1beta1  
kind: StatefulSet  
metadata:
  name: nginx-statefulset  
  namespace: default
spec:
  serviceName: nginx  
  replicas: 3  
  selector:
    matchLabels:  
       app: nginx
  template:  
    metadata:
      labels:
        app: nginx  
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:latest  
        ports:
        - containerPort: 80  
 
 
kubectl apply -f sts.yaml
 
kubectl apply -f pod6.yaml
 
kubectl get pods,svc
 
kubectl exec -it dns-test sh
/ # nslookup nginx-statefulset-0.nginx.default.svc.cluster.local
/ # nslookup nginx-statefulset-1.nginx.default.svc.cluster.local
/ # nslookup nginx-statefulset-2.nginx.default.svc.cluster.local
 
kubectl exec -it nginx-statefulset-0 bash
/# curl nginx-statefulset-0.nginx
/# curl nginx-statefulset-1.nginx
/# curl nginx-statefulset-2.nginx

扩展伸缩

kubectl scale sts myapp --replicas=4  #扩容副本增加到4个
 
kubectl get pods -w  #动态查看扩容
 
kubectl get pv  #查看pv绑定
 
kubectl patch sts myapp -p '{"spec":{"replicas":2}}'  #打补丁方式缩容
 
kubectl get pods -w  #动态查看缩容

五、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。

使用 DaemonSet 的一些典型用法

1）运行集群存储 daemon，例如在每个 Node 上运行 glusterd、ceph。
2）在每个 Node 上运行日志收集 daemon，例如fluentd、logstash。
3）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。

vim ls.yaml 
apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet 
metadata:
  name: nginx-daemonSet
  labels:
    app: nginx
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.15.4
        ports:
        - containerPort: 80
 
 
kubectl apply -f ls.yaml

DaemonSet会在每个node节点都创建一个Pod

kubectl get pods

六、Job

Job分为普通任务（Job）和定时任务（CronJob）
常用于运行那些仅需要执行一次的任务

vim job.yaml
apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: pi
spec:
  template:
    spec:
      containers:
      - name: pi
        image: perl
        command: ["perl",  "-Mbignum=bpi", "-wle", "print bpi(2000)"]
      restartPolicy: Never
  backoffLimit: 4

参数解释
.spec.template.spec.restartPolicy该属性拥有三个候选值：OnFailure，Never和Always。默认值为Always。它主要用于描述Pod内容器的重启策略。在Job中只能将此属性设置为OnFailure或Never，否则Job将不间断运行。

.spec.backoffLimit用于设置job失败后进行重试的次数，默认值为6。默认情况下，除非Pod失败或容器异常退出，Job任务将不间断的重试，此时Job遵循 .spec.backoffLimit上述说明。一旦.spec.backoffLimit达到，作业将被标记为失败。

在所有node节点下载perl镜像，因为镜像比较大，所以建议提前下载好

docker pull perl
 
kubectl apply -f job.yaml 
 
kubectl get pods

结果输出到控制台

kubectl logs

清除job资源

kubectl delete -f job.yaml 
 
backoffLimit
vim job-limit.yaml
apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: busybox
spec:
  template:
    spec:
      containers:
        - name: busybox
          image: busybox
          imagePullPolicy: IfNotPresent
          command: ["/bin/sh", "-c", "sleep 10;date;exit 1"]
      restartPolicy: Never
  backoffLimit: 2
  
kubectl apply -f job-limit.yaml
 
kubectl get job,pods
 
kubectl describe job busybox

七、CronJob 

周期性任务，像Linux的Crontab一样。
周期性任务

每分钟打印hello

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

cronjob其它可用参数的配置

spec:
  concurrencyPolicy: Allow			要保留的失败的完成数（默认为1）
  schedule: '*/1 * * * *'			时间表。将每分钟运行一次
  startingDeadlineSeconds: 15		
pod必须在规定时间后的15秒内开始执行，若超过该时间未执行，则任务将不运行，且标记失败
  
successfulJobsHistoryLimit: 3		 要保留的成功完成数（默认为3）
terminationGracePeriodSeconds: 30	 job存活时间 默认不设置为永久
jobTemplate:						 模板。
 
 
kubectl create -f cronjob.yaml 
 
kubectl get cronjob
 
kubectl get pods

kubectl logs

如果报错，解决办法：绑定一个cluster-admin的权限

kubectl create clusterrolebinding system:anonymous --clusterrole=cluster-admin --user=system:anonymous