Kubernetes控制器 —— Replicaset、Deployment_replicaset和deployment

目录

一、Replicaset、Deployment控制器概念

1.Replicaset概述

2.Deployment控制器概念

二、Deployment资源清单文件编写技巧

三、Deployment使用案例：创建web站点

四、Deployment管理pod：扩容、缩容、滚动更新、回滚

自定义滚动更新策略

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一、Replicaset、Deployment控制器概念

1.Replicaset概述

ReplicaSet是kubernetes中的一种副本控制器，简称rs，主要作用是控制由其管理的pod，使pod副本的数量始终维持在预设的个数。它的主要作用就是保证一定数量的Pod能够在集群中正常运行，它会持续监听这些Pod的运行状态，在Pod发生故障时重启pod，pod数量减少时重新运行新的 Pod副本。官方推荐不要直接使用ReplicaSet，用Deployments取而代之，Deployments是比ReplicaSet更高级的概念，它会管理ReplicaSet并提供很多其它有用的特性，最重要的是Deployments支持声明式更新，声明式更新的好处是不会丢失历史变更。所以Deployment控制器不直接管理Pod对象，而是由 Deployment 管理ReplicaSet，再由ReplicaSet负责管理Pod对象。

2.Deployment控制器概念

1.Deployment是kubernetes中最常用的资源对象，为ReplicaSet和Pod的创建提供了一种声明式的定义方法，在Deployment对象中描述一个期望的状态，Deployment控制器就会按照一定的控制速率把实际状态改成期望状态，通过定义一个Deployment控制器会创建一个新的ReplicaSet控制器，通过ReplicaSet创建pod，删除Deployment控制器，也会删除Deployment控制器下对应的ReplicaSet控制器和pod资源.

使用Deployment而不直接创建ReplicaSet是因为Deployment对象拥有许多ReplicaSet没有的特性，例如滚动升级和回滚。

扩展：声明式定义是指直接修改资源清单yaml文件，然后通过kubectl apply -f 资源清单yaml文件，就可以更改资源

Deployment控制器是建立在rs之上的一个控制器，可以管理多个rs，每次更新镜像版本，都会生成一个新的rs，把旧的rs替换掉，多个rs同时存在，但是只有一个rs运行。

rs v1控制三个pod，删除一个pod，在rs v2上重新建立一个，依次类推，直到全部都是由rs v2控制，如果rs v2有问题，还可以回滚，Deployment是建构在rs之上的，多个rs组成一个Deployment，但是只有一个rs处于活跃状态.

2.Deployment工作原理：如何管理rs和pod？

Deployment可以使用声明式定义，直接在命令行通过纯命令的方式完成对应资源版本的内容的修改，也就是通过打补丁的方式进行修改；Deployment能提供滚动式自定义自控制的更新；对Deployment来讲，我们在实现更新时还可以实现控制更新节奏和更新逻辑。

互动：什么叫做更新节奏和更新逻辑呢？

比如说Deployment控制5个pod副本，pod的期望值是5个，但是升级的时候需要额外多几个pod，那我们控制器可以控制在5个pod副本之外还能再增加几个pod副本；比方说能多一个，但是不能少，那么升级的时候就是先增加一个，再删除一个，增加一个删除一个，始终保持pod副本数是5个；还有一种情况，最多允许多一个，最少允许少一个，也就是最多6个，最少4个，第一次加一个，删除两个，第二次加两个，删除两个，依次类推，可以自己控制更新方式，这种滚动更新需要加readinessProbe和livenessProbe探测，确保pod中容器里的应用都正常启动了才删除之前的pod。

启动第一步，刚更新第一批就暂停了也可以；假如目标是5个，允许一个也不能少，允许最多可以10个，那一次加5个即可；这就是我们可以自己控制节奏来控制更新的方法。

通过Deployment对象，你可以轻松的做到以下事情：

1、创建ReplicaSet和Pod

2、滚动升级（不停止旧服务的状态下升级）和回滚应用（将应用回滚到之前的版本）

3、平滑地扩容和缩容

4、暂停和继续Deployment

二、Deployment资源清单文件编写技巧

举例：

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:1.14.2

        ports:

        - containerPort: 80

#查看Deployment资源对象由哪几部分组成

[root@hd1 ~]# kubectl explain deployment

FIELDS:

   apiVersion   

   kind    

   metadata  

   spec    

#查看Deployment下的spec字段

[root@hd1.com ~]# kubectl explain deployment.spec

FIELDS:

    replicas    <integer>  #副本数

    revisionHistoryLimit    <integer> #保留的历史版本，默认是10

    selector    <Object> -required- #标签选择器，选择它关联的pod

    strategy    <Object>     #更新策略

    template    <Object> -required  #定义的pod模板

#查看Deployment下的spec.strategy字段

[root@hd1.com ~]# kubectl explain deploy.spec.strategy

FIELDS:

   rollingUpdate    <Object>

   type <string>

#支持两种更新，Recreate和RollingUpdate

#Recreate是重建式更新，删除一个更新一个

#RollingUpdate滚动更新，定义滚动更新方式，也就是pod能多几个，少几个

#查看Deployment下的spec.strategy.rollingUpdate字段

[root@hd1.com ~]# kubectl explain deploy.spec.strategy.rollingUpdate

FIELDS:

   maxSurge <string>

#我们更新的过程当中最多允许超出的指定的目标副本数有几个；它有两种取值方式，第一种直接给定数量，第二种根据百分比，百分比表示原本是5个，最多可以超出20%，那就允许多一个，最多可以超过40%，那就允许多两个

   maxUnavailable   <string>

#最多允许几个不可用，假设有5个副本，最多一个不可用，就表示最少有4个可用

#template为定义Pod的模板，Deployment通过模板创建Pod

[root@hd1.com ~]# kubectl explain deploy.spec.template

FIELDS:

   metadata <Object>  #定义模板的名字

   spec <Object> 

deployment.spec.template为Pod定义的模板，和Pod定义不太一样，template中不包含apiVersion和Kind属性，要求必须有metadata。deployment.spec.template.spec为容器的属性信息，其他定义内容和Pod一致。

#查看Deployment下的spec.template.spec字段

[root@hd1.com ~]# kubectl explain deploy.spec.template.spec

FIELDS:

   activeDeadlineSeconds   <integer>

#activeDeadlineSeconds表示Pod 可以运行的最长时间，达到设置的该值后，Pod 会自动停止。

   affinity <Object>  #定义亲和性，跟直接创建pod时候定义亲和性类似

   automountServiceAccountToken<boolean> #身份认证相关的

   containers   <[]Object> -required- #定义容器属性

   dnsConfig    <Object>  #设置Pod的DNS

三、Deployment使用案例：创建web站点

deployment是一个三级结构，deployment管理replicaset，replicaset管理pod，

例子：用deployment创建一个pod

#把myapp-blue-v1.tar.gz和myapp-blue-v2.tar.gz上传到hd2.com和hd3.com上，手动解压：

[root@hd2.com ~]# docker load -i myapp-blue-v1.tar.gz

[root@hd3.com ~]# docker load -i myapp-blue-v1.tar.gz

[root@hd2.com ~]# docker load -i myapp-blue-v2.tar.gz

[root@hd3.com ~]# docker load -i myapp-blue-v2.tar.gz

[root@hd1.com ~]# cat deploy-demo.yaml

apiVersion: apps/v1

kind: Deployment

metadata:

  name: myapp-v1

spec:

  replicas: 2

  selector:

   matchLabels:

    app: myapp

    version: v1

  template:

   metadata:

    labels:

     app: myapp

     version: v1

   spec:

    containers:

    - name: myapp

     image: janakiramm/myapp:v1

     imagePullPolicy: IfNotPresent

     ports:

     - containerPort: 80

更新资源清单文件：

    [root@hd1 ~]# kubectl apply -f deploy-demo.yaml

#kubectl apply：表示声明式的定义，既可以创建资源，也可以动态更新资源

查看deploy状态：

   [root@hd1 ~]# kubectl get deploy

#创建的控制器名字是myapp-v1

1.NAME ：列出名称空间中deployment的名称。

2.READY：显示deployment有多少副本数。它遵循ready/desired的模式。

3.UP-TO-DATE： 显示已更新到所需状态的副本数。

4.AVAILABLE： 显示你的可以使用多少个应用程序副本。

5.AGE ：显示应用程序已运行的时间。

kubectl get rs 显示如下：

#创建deploy的时候也会创建一个rs（replicaset），67fd9fc9c8 这个随机数字是我们引用pod的模板template的名字的hash值

1.NAME： 列出名称空间中ReplicaSet资源

2DESIRED：显示应用程序的所需副本数，这些副本数是在创建时定义的。这是所需的状态。

3.CURRENT： 显示当前正在运行多少个副本。

4.READY： 显示你的用户可以使用多少个应用程序副本。

5.AGE ：显示应用程序已运行的时间。

请注意，ReplicaSet的名称始终设置为[DEPLOYMENT-NAME]-[RANDOM-STRING]。RANDOM-STRING是随机生成的

kubectl get pods

显示如下：

[root@hd1.com ~]# kubectl get pods -o wide | grep myapp

myapp-v1-67fd9fc9c8-fcprr   1/1   Running  0    10.244.187.78   hd3.com  

myapp-v1-67fd9fc9c8-hw4f9  1/1   Running   0   10.244.209.136  hd2.com  

#请求刚才创建的pod资源

[root@hd1.com ~]# curl 10.244.187.78

      background-color: blue;

[root@hd1.com ~]# curl 10.244.209.136

      background-color: blue;

#资源清单文件详细解读

apiVersion: apps/v1  #deployment对应的api版本

kind: Deployment    #创建的资源是deployment

metadata:

  name: myapp-v1   #deployment的名字

spec:

  replicas: 2     #deployment管理的pod副本数

  selector:       #标签选择器

   matchLabels:  # matchLabels下定义的标签需要跟template.metadata.labels定义的标签一致

    app: myapp

    version: v1

  template:

   metadata:

    labels:

     app: myapp

     version: v1

   spec:   #定义容器的属性

    containers: 

    - name: myapp

      image: janakiramm/myapp:v1 #容器使用的镜像

      imagePullPolicy: IfNotPresent  #镜像拉取策略

      ports:

      - containerPort: 80     #容器里的应用的端口

四、Deployment管理pod：扩容、缩容、滚动更新、回滚

#通过deployment管理应用，实现扩容，把副本数变成3

[root@hd1.com ~]# vim  deploy-demo.yaml

直接修改replicas数量，如下，变成3

spec:

  replicas: 3

修改之后保存退出，执行

[root@hd1.com ~]# kubectl apply -f deploy-demo.yaml

注意：apply不同于create，apply可以执行多次；create执行一次，再执行就会报错复。

kubectl get pods

显示如下：

NAME                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE

myapp-v1-67fd9fc9c8-fcprr   1/1     Running   0          15m

myapp-v1-67fd9fc9c8-h9js5   1/1     Running   0          11s

myapp-v1-67fd9fc9c8-hw4f9   1/1     Running   0          17m

#上面可以看到pod副本数变成了3个

#查看myapp-v1这个控制器的详细信息

[root@hd1.com ~]# kubectl describe deploy myapp-v1

#通过deployment管理应用，实现缩容，把副本数变成2

[root@hd1.com ~]# cat  deploy-demo.yaml

直接修改replicas数量，如下，变成2

spec:

  replicas: 2

修改之后保存退出，执行

[root@hd1.com ~]# kubectl apply -f deploy-demo.yaml

[root@hd1.com ~]# kubectl get pods

NAME                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE

myapp-v1-67fd9fc9c8-fcprr    1/1     Running   0          18m

myapp-v1-67fd9fc9c8-hw4f9   1/1     Running   0          20m

还可以通过kubectl edit deploy myapp-v1 实现自动扩容或缩容

[root@hd1 deploy]# kubectl edit deploy myapp-v1

#通过deployment管理应用，实现滚动更新

在一个终端窗口执行如下：

[root@hd1.com ~]# kubectl get pods -l app=myapp -w

NAME                        READY   STATUS    RESTARTS   AGE

myapp-v1-67fd9fc9c8-fcprr   1/1     Running   0          19m

myapp-v1-67fd9fc9c8-hw4f9   1/1     Running   0          22m

打开一个新的终端窗口更改镜像版本，按如下操作：

[root@hd1.com ~]# vim deploy-demo.yaml

把image: janakiramm/myapp:v1 变成image: janakiramm/myapp:v2

保存退出，执行

[root@hd1.com ~]# kubectl apply -f deploy-demo.yaml

再回到刚才执行监测kubectl get pods -l app=myapp -w的那个窗口，可以看到信息如下：

NAME                        READY   STATUS    RESTARTS   AGE

myapp-v1-67fd9fc9c8-fcprr   1/1     Running   0          23m

myapp-v1-67fd9fc9c8-hw4f9   1/1     Running   0          26m

myapp-v1-75fb478d6c-fskpq   0/1     Pending   0          0s

myapp-v1-75fb478d6c-fskpq   0/1     Pending   0          0s

myapp-v1-75fb478d6c-fskpq   0/1     ContainerCreating   0          0s

myapp-v1-75fb478d6c-fskpq   0/1     ContainerCreating   0          1s

myapp-v1-75fb478d6c-fskpq   1/1     Running             0          4s

myapp-v1-67fd9fc9c8-fcprr   1/1     Terminating         0          24m

myapp-v1-75fb478d6c-x8stq   0/1     Pending             0          0s

myapp-v1-75fb478d6c-x8stq   0/1     Pending             0          0s

myapp-v1-75fb478d6c-x8stq   0/1     ContainerCreating   0          0s

myapp-v1-67fd9fc9c8-fcprr   1/1     Terminating         0          24m

myapp-v1-75fb478d6c-x8stq   0/1     ContainerCreating   0          1s

myapp-v1-67fd9fc9c8-fcprr   0/1     Terminating         0          24m

myapp-v1-75fb478d6c-x8stq   1/1     Running             0          1s

myapp-v1-67fd9fc9c8-hw4f9   1/1     Terminating         0          26m

myapp-v1-67fd9fc9c8-hw4f9   1/1     Terminating         0          26m

myapp-v1-67fd9fc9c8-hw4f9   0/1     Terminating         0          26m

myapp-v1-67fd9fc9c8-hw4f9   0/1     Terminating         0          26m

myapp-v1-67fd9fc9c8-hw4f9   0/1     Terminating         0          26m

myapp-v1-67fd9fc9c8-fcprr   0/1     Terminating         0          24m

myapp-v1-67fd9fc9c8-fcprr   0/1     Terminating         0          24m

pending表示正在进行调度，ContainerCreating表示正在创建一个pod，running表示运行一个pod，running起来一个pod之后再Terminating（停掉）一个pod，以此类推，直到所有pod完成滚动升级

[root@hd1.com ~]# kubectl get rs

显示如下：

myapp-v1-67fd9fc9c8    0         0         0       27m

myapp-v1-75fb478d6c   2         2         2       79s

#上面可以看到rs有两个，上面那个是升级之前的，已经被停掉，但是可以随时回滚

#查看myapp-v1这个控制器的历史版本

[root@hd1.com ~]# kubectl rollout history deployment myapp-v1

deployment.apps/myapp-v1

REVISION  CHANGE-CAUSE

1         <none>

2         <none>

#回滚

[root@hd1.com ~]# kubectl rollout undo deployment myapp-v1 --to-revision=1

deployment.apps/myapp-v1 rolled back

[root@hd1.com ~]# kubectl rollout history deployment myapp-v1

deployment.apps/myapp-v1

REVISION  CHANGE-CAUSE

2         <none>

3         <none>

自定义滚动更新策略

maxSurge和maxUnavailable用来控制滚动更新的更新策

按数值

1. maxUnavailable: [0, 副本数]

2. maxSurge: [0, 副本数]

注意：两者不能同时为0。

按比例

1. maxUnavailable: [0%, 100%] 向下取整，比如10个副本，5%的话==0.5个，但计算按照0个；

2. maxSurge: [0%, 100%] 向上取整，比如10个副本，5%的话==0.5个，但计算按照1个；

注意：两者不能同时为0。

建议配置

1. maxUnavailable == 0

2. maxSurge == 1

这是我们生产环境提供给用户的默认配置。即“一上一下，先上后下”最平滑原则：

1个新版本pod ready（结合readiness）后，才销毁旧版本pod。此配置适用场景是平滑更新、保证服务平稳，但也有缺点，就是“太慢”了。

总结：

maxUnavailable：和期望的副本数比，不可用副本数最大比例（或最大值），这个值越小，越能保证服务稳定，更新越平滑；

maxSurge：和期望的副本数比，超过期望副本数最大比例（或最大值），这个值调的越大，副本更新速度越快。

自定义策略：

修改更新策略：maxUnavailable=1，maxSurge=1

[root@hd1~ ]# vim deploy-demo.yaml

apiVersion: apps/v1

kind: Deployment

metadata:

  name: myapp-v1

spec:

  replicas: 3

  selector:

   matchLabels:

    app: myapp

    version: v1

  strategy:

    rollingUpdate:

      maxSurge: 1

      maxUnavailable: 1

  template:

   metadata:

    labels:

     app: myapp

     version: v1

   spec:

    containers:

    - name: myapp

      image: janakiramm/myapp:v1

      imagePullPolicy: IfNotPresent

      ports:

      - containerPort: 80

执行上面的yaml文件

[root@hd1 ~]# kubectl apply -f deploy-demo.yaml

查看myapp-v1这个控制器的详细信息

[root@hd1.com ~]# kubectl describe deployment myapp-v1

显示如下：

RollingUpdateStrategy:  1 max unavailable, 1 max surge

总结：deployment 副本控制器，功能是控制无状态协议的应用的pod的，http协议 就是无状态，ftp协议就是无状态的