K8S中五种控制器的介绍以及使用

Aure ·

更新时间:2024-09-21

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k8s的控制器类型

pod与控制器之间的关系

Deployment（无状态化应用）

状态与无状态化对特点

Deployment的更新

Deployment的回滚

CronJob控制器

总结

k8s的控制器类型

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

Deployment：适合无状态的服务部署

StatefullSet：适合有状态的服务部署

DaemonSet：一次部署，所有的node节点都会部署，例如一些典型的应用场景：

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

Job：一次性的执行任务

Cronjob：周期性的执行任务

总体来说，K8S有五种控制器，分别对应处理无状态应用、有状态应用、守护型应用和批处理应用

pod与控制器之间的关系

controllers：在集群上管理和运行容器的对象通过label-selector相关联

Pod通过控制器实现应用的运维，如伸缩，升级等

Deployment（无状态化应用）

应用场景：web服务

Deployment中文意思为部署、调度，通过Deployment我们能操作RS（ReplicaSet），你可以简单的理解为它是一种通过yml文件的声明，在Deployment 文件里可以定义Pod数量、更新方式、使用的镜像，资源限制等。无状态应用都用Deployment来创建

通过Deployment对象，你可以轻松的做到以下事情：

创建ReplicaSet和Pod

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）

平滑地扩容和缩容

暂停和继续Deployment


Deployment创建
[root@master shuai]# vim nginx-delpoy.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment   '定义是Deployment'
metadata:
  name: nginx-deployment
  labels:
    app: nginx
spec:
  replicas: 3  '副本数量为3'
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.15.4
        ports:
        - containerPort: 80
'创建资源'
[root@master shuai]# kubectl apply -f nginx-delpoy.yaml 
deployment.apps/nginx-deployment created
//Replicaset 是控制版本，副本数，回滚就是通过此来实现
'//查看所有资源'
[root@master shuai]# kubectl get all
NAME                                  READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/nginx-deployment-d55b94fd-cndf2   1/1     Running   0          3m31s
pod/nginx-deployment-d55b94fd-ghlwk   1/1     Running   0          3m31s
pod/nginx-deployment-d55b94fd-tm4sw   1/1     Running   0          3m31s
pod/pod-example                       1/1     Running   0          10h
NAME                 TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
service/kubernetes   ClusterIP   10.0.0.1     <none>        443/TCP   3d6h
NAME                               DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
deployment.apps/nginx-deployment   3         3         3            3           3m31s
NAME                                        DESIRED   CURRENT   READY   AGE
replicaset.apps/nginx-deployment-d55b94fd   3         3         3       3m31s
查看控制器信息
kubectl deit deployment/nginx-deployment
.....省略信息.....
strategy:
    rollingUpdate:         '版本更新为滚动更新机制'
      maxSurge: 25%        '最大更新副本数是25%，最多扩容125%' '为了保持副本数量，增加的百分比同时要销毁多少'
      maxUnavailable: 25%  '最大删除副本是25%，最多缩容到75%'
    type: RollingUpdate
...省略信息....
'执行kubectl describe deploy nginx-deployment 也可以查看'
....省略信息....
RollingUpdateStrategy:  25% max unavailable, 25% max surge
查看历史版本
[root@master shuai]# kubectl rollout history deploy/nginx-deployment
deployment.extensions/nginx-deployment 
REVISION  CHANGE-CAUSE
1         <none>   '//这边只有一个，证明还没有滚动更新'

状态与无状态化对特点

无状态服务的特点：

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

有状态服务的特点：

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。

Deployment的更新


如果想要让 nginx pod 使用 nginx:1.9.1 的镜像来代替原来的 nginx的镜像，运行以下命令
[root@master ~]# kubectl set image deployment/nginx-deployment nginx=nginx:1.9.1
deployment.apps/nginx-deployment image updated
或者我们可以使用 edit 命令来编辑 Deployment，将image从nginx改写成 nginx:1.9.1
kubectl edit deployment/nginx-deployment
查看更新进度
[root@master ~]# kubectl rollout status deployment/nginx-deployment
Waiting for deployment "nginx-deployment" rollout to finish: 1 old replicas are pending termination...
Waiting for deployment "nginx-deployment" rollout to finish: 1 old replicas are pending termination...
deployment "nginx-deployment" successfully rolled out

Deployment更新时会创建一个新的ReplicaSet，然后将新的ReplicaSet中的Pod慢慢扩容到指定的副本数，将旧的ReplicaSet慢慢缩容到0。因此，更新时总能够确保旧的服务不会停止，这就是滚动更新。

Deployment的回滚

当我们像上文一样更新了Deployment之后，我们发现nginx:1.9.1的镜像不是很稳定，因此想要修改回nginx:1.7.9的版本，此时我们不需要手动更改Deployment文件，而是利用Deployment的回滚功能。

使用rollout history命令查看Deployment的版本（revision）：


[root@master ~]# kubectl rollout history deployment/nginx-deployment
deployment.apps/nginx-deployment 
REVISION  CHANGE-CAUSE
1         kubectl create --filename=deploy.yml --record=true
2         kubectl create --filename=deploy.yml --record=true

因为我们创建 Deployment 的时候使用了 —recored 参数可以记录命令，我们可以很方便的查看每次 revison 的变化。


查看单个 revision 的详细信息：
[root@master ~]# kubectl rollout history deployment/nginx-deployment --revision=2
deployment.apps/nginx-deployment with revision #2
Pod Template:
  Labels:       app=nginx
        pod-template-hash=658d7f4b4b
  Annotations:  kubernetes.io/change-cause: kubectl create --filename=deploy.yml --record=true
  Containers:
   nginx:
    Image:      nginx:1.9.1
    Port:       80/TCP
    Host Port:  0/TCP
    Environment:        <none>
    Mounts:     <none>
  Volumes:      <none>
可以使用rollout undo命令回滚到前一个revision
[root@master ~]# kubectl rollout undo deployment/nginx-deployment
deployment.apps/nginx-deployment rolled back
[root@master ~]# kubectl describe deployment/nginx-deployment
Name:                   nginx-deployment
Namespace:              default
CreationTimestamp:      Fri, 24 Dec 2021 22:24:10 +0800
Labels:                 <none>
Annotations:            deployment.kubernetes.io/revision: 3
                        kubernetes.io/change-cause: kubectl create --filename=deploy.yml --record=true
Selector:               app=nginx
Replicas:               3 desired | 3 updated | 3 total | 3 available | 0 unavailable
StrategyType:           RollingUpdate
MinReadySeconds:        0
RollingUpdateStrategy:  25% max unavailable, 25% max surge
Pod Template:
  Labels:  app=nginx
  Containers:
   nginx:
    Image:        nginx
    Port:         80/TCP
    Host Port:    0/TCP
    Environment:  <none>
    Mounts:       <none>
  Volumes:        <none>
也可以使用–to-revision参数指定某个历史版本：
[root@master ~]#  kubectl rollout undo deployment/nginx-deployment --to-revision=2
deployment.apps/nginx-deployment rolled back
[root@master ~]# kubectl describe deployment/nginx-deployment
Name:                   nginx-deployment
Namespace:              default
CreationTimestamp:      Fri, 24 Dec 2021 22:24:10 +0800
Labels:                 <none>
Annotations:            deployment.kubernetes.io/revision: 4
                        kubernetes.io/change-cause: kubectl create --filename=deploy.yml --record=true
Selector:               app=nginx
Replicas:               3 desired | 3 updated | 4 total | 3 available | 1 unavailable
StrategyType:           RollingUpdate
MinReadySeconds:        0
RollingUpdateStrategy:  25% max unavailable, 25% max surge
Pod Template:
  Labels:  app=nginx
  Containers:
   nginx:
    Image:        nginx:1.9.1
    Port:         80/TCP
    Host Port:    0/TCP
    Environment:  <none>
    Mounts:       <none>
  Volumes:        <none>

你可以通过设置 .spec.revisonHistoryLimit 项来指定 deployment 最多保留多少 revison 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。

只有 Deployment 的 rollout 被触发才会创建一个 revision！注意！当且仅当 Deployment 的 Pod template被更改，例如更新 template 中的 label 和容器镜像时，才会触发一个rollout，从而为Deployment创建出一个新的 revision。

rollout命令的更多用法：

history（查看历史版本）

pause（暂停Deployment）

resume（恢复暂停的Deployment）

status（查看资源状态）

undo（回滚版本）

Job Controller负责根据Job Spec创建Pod，并持续监控Pod的状态，直至其成功结束。如果失败，则根据restartPolicy（只支持OnFailure和Never，不支持Always）决定是否创建新的Pod再次重试任务。

Job负责批量处理短暂的一次性任务 (short lived one-off tasks)，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。

Kubernetes支持以下几种Job：

非并行Job：通常创建一个Pod直至其成功结束

固定结束次数的Job：设置.spec.completions，创建多个Pod，直到.spec.completions个Pod成功结束

带有工作队列的并行Job：设置.spec.Parallelism但不设置.spec.completions，当所有Pod结束并且至少一个成功时，Job就认为是成功

根据.spec.completions和.spec.Parallelism的设置，可以将Job划分为以下几种pattern

JOB类型使用实例行为 completions parallelism

一次性Job	数据库迁移	创建一个Pod直至其成功结束	1	1
固定结束次数的Job	处理工作队列的Pod	依次创建一个Pod运行直至completions个成功结束	2+	1
固定结束次数的并行Job	多个Pod同时处理工作队列	依次创建多个Pod运行直至completions个成功结束	2+	2+
并行Job	多个Pod同时处理工作队列	创建一个或多个Pod直至有一个成功结束	1	2+


.job的使用
[root@master ~]# vi job.yml 
---
apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: myjob
spec:
  template:
    spec:
      containers:
      - name: myjob
        image: busybox
        command: ["echo",  "hello k8s job"]
      restartPolicy: Never
[root@master ~]# kubectl apply -f job.yml 
job.batch/myjob created
[root@master ~]# kubectl get pods
NAME          READY   STATUS      RESTARTS   AGE
myjob-gq27p   0/1     Completed   0          37s
#查看这个 pod的任务
[root@master ~]# kubectl get job
NAME    COMPLETIONS   DURATION   AGE
myjob   1/1           19s        5m11s
#查看这个 pod的日志
[root@master ~]# kubectl logs myjob-gq27p
hello k8s job

CronJob控制器

CronJob 可以用来执行基于时间计划的定时任务，类似于Linux/Unix系统中的 crontable (opens new window)。

CronJob 执行周期性的重复任务时非常有用，例如备份数据、发送邮件等。CronJob 也可以用来指定将来某个时间点执行单个任务，例如将某项任务定时到系统负载比较低的时候执行。

一个 CronJob 对象就像 crontab (cron table) 文件中的一行。它用Cron格式进行编写，并周期性地在给定的调度时间执行 Job。

注意：

所有 CronJob 的 schedule: 时间都是基于kube-controller-manager. 的时区。

如果你的控制平面在 Pod 或是裸容器中运行了 kube-controller-manager，那么为该容器所设置的时区将会决定 Cron Job 的控制器所使用的时区。

为 CronJob 资源创建清单时，请确保所提供的名称是一个合法的DNS 子域名. 名称不能超过 52 个字符。这是因为 CronJob 控制器将自动在提供的 Job 名称后附加 11 个字符，并且存在一个限制，即 Job 名称的最大长度不能超过 63 个字符。

CronJob 用于执行周期性的动作，例如备份、报告生成等。这些任务中的每一个都应该配置为周期性重复的（例如：每天/每周/每月一次）；你可以定义任务开始执行的时间间隔。

下面的 CronJob 示例清单会在每分钟打印出当前时间和问候消息：


[root@master kubenetres]# vi cronjob.yml
---
apiVersion: batch/v1beta1
kind: CronJob
metadata:
  name: hello
spec:
  schedule: "*/1 * * * *"
  jobTemplate:
    spec:
      template:
        spec:
          containers:
          - name: hello
            image: busybox
            imagePullPolicy: IfNotPresent
            command:
            - /bin/sh
            - -c
            - date; echo Hello nihao
          restartPolicy: OnFailure
创建pod查看
[root@master ~]# kubectl apply -f cronjob.yml 
Warning: batch/v1beta1 CronJob is deprecated in v1.21+, unavailable in v1.25+; use batch/v1 CronJob
cronjob.batch/hello created
#等一分钟查看
[root@master ~]# kubectl get pods
NAME                   READY   STATUS      RESTARTS   AGE
hello-27339330-kkfxv   0/1     Completed   0          2s
#查看日志
[root@master ~]# kubectl logs hello-27339330-kkfxv
Fri Dec 24 15:30:00 UTC 2021
Hello nihao

总结

到此这篇关于K8S中五种控制器及使用的文章就介绍到这了,更多相关K8S控制器使用内容请搜索软件开发网以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持软件开发网！

控制器 k8s

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