工作负载控制器是什么？

kubernetes 工作负载

工作负载控制器 Work Controllers 是 k8s 的一个抽象概念，用于更高级层次对象，部署和管理 Pod。

常用工作负载控制器：

  • Deployment 无状态应用部署
  • StatefulSet 有状态应用部署
  • DaemonSet 确保所有 node 运行同一个 Pod
  • Job 一次性任务
  • Cronjob 定时任务

控制器的作用：

  • 管理 Pod 对象
  • 使用标签与 Pod 关联
  • 控制器实现了 Pod 的运维，例如滚动更新、伸缩、副本管理、维护 Pod 状态等。

kubernetes 工作负载控制器（一）：Deployment

Deployment

1.Deployment 控制器介绍

Deployment 的功能

  • 管理 Pod 和 ReplicaSet
  • 具有上线部署、副本设定、滚动升级、回滚等功能
  • 提供声明式更新，例如只更新一个新的 Image

Deployment 应用场景：网站、API、微服务

什么是 ReplicaSet 控制器？

ReplicaSet 控制器用途：

  • Pod 维护副本数量管理，不断对比当前 Pod 数量与期望 Pod 数量
  • Deployment 每次发布都会创建一个 RS 作为记录，用于实现回滚
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# 查看 RS 记录
$ kubectl get replicasets
NAME                                DESIRED   CURRENT   READY   AGE
nfs-client-provisioner-58c9577d89   1         1         1       5d2h
# 或者
$ kubectl get rs

# 查看 replicaset 详细信息
$ kubectl describe rs

2.Deployment 控制器部署

部署方式1：编排yaml（推荐）

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cat >  deployment-test.yaml << EOF 
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: web1
  namespace: default
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: web1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: web1
    spec:
      restartPolicy: Always
      containers:
      - name: web1
        image: nginx:1.16.1
        imagePullPolicy: Always
        ports:
        - containerPort: 80

---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: web1
  labels:
    app: web1
spec:
  type: NodePort
  selector:
    app: web1
  ports:
  - port: 80
    protocol: TCP
    targetPort: 80
    nodePort: 30011
EOF

部署yaml

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$ kubectl apply -f deployment.yaml

部署方式2：命令行创建

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# 创建deployment
$ kubectl create deployment ${DEPLOYMENT_NAME} --image=${IMAGE_NAME}

# 绑定service
$ kubectl expose deployment ${DEPLOYMENT_NAME} --port=80 --target-port=80 --type=NodePort
# 查看 deployment 的详细信息：

$ kubectl describe deployment ${DEPLOYMENT_NAME}
# 删除

$ kubectl delete deploy <DEPLOYMENT_NAME>     # 删除 deployment
$ kubectl delete svc <SERVICE_NAME>           # 删除 service
$ kubectl delete -f .                         # 删除当前目前下所有yaml文件配置的资源

3.Deployment 特性：滚动更新与回滚

滚动升级：k8s对 Pod 升级的默认策略，通过使用新版本 Pod 逐步更新旧版本 Pod，实现零停机发布，用户无感知。

瀑布式升级：即停服一次性升级全部

K8S 更新 Pod 镜像的三种方式

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# 1.修改 deployment .yaml文件
$ kubectl apply -f deploy.yaml --record
    # --record 的作用是将当前命令记录到 revision 记录中

# 2.命令行 set image 
$ kubectl set image deployment/${DEPLOYMENT_NAME} ${CONTAINER_NAME}=${NEW_IMAGE_NAME}

# 3.edit deployment 在线编译deployment控制器yaml
$ kubectl edit deployment <DEPLOYMENT_NAME>

滚动更新策略

  • maxSurge 滚动更新过程中最大 Pod 副本数，确保在更新时启动的 Pod 数量比期望（replicas） Pod 数量最大多出 25%（默认）
  • maxUnavailable 滚动更新过程中最大不可用 Pod 副本数，确保在更新时最大 25%（默认） Pod数量不可用，即确保 75% Pod 数量是可用状态。
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# 导出 deployment.yaml 查看默认的滚动升级字段规则
$ kubectl get deployment web -o yaml > deployment.yaml

# 编排 yaml
cat >  deployment.yaml << EOF
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: web
  namespace: default
spec:
  replicas: 3
  revisionHistoryLimit: 10      # 默认值10，RS历史版本保留数量
  selector:
    matchLabels:
      app: web
  strategy:
    rollingUpdate:
      maxSurge: 25%             # 滚动更新过程中最大 ``Pod`` 副本数
      maxUnavailable: 25%       # 滚动更新过程中最大不可用 ``Pod`` 副本数
    type: RollingUpdate         # 类型：滚动升级
  template:
    metadata:
      labels:
        app: web
    spec:
      containers:
      - name: web
        image: nginx
EOF

回滚
k8s自带的回滚功能是重新部署某一次部署时的状态，即当时版本所有配置。

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$ kubectl rollout history deployment/web                # 查看历史发布版本
$ kubectl rollout undo deployment/web                   # 回滚上一个版本
$ kubectl rollout undo deployment/web --to-revision=2   # 回滚指定历史版本

4.Deployment 特性：scale 水平扩容/缩容

kubectl scale 用于横向扩容或缩容 Deployment, ReplicaSet, Replication Controller 或 Job 中 Pod 数量。

scale 可以指定多个前提条件，如：当前副本数量 –current-replicas 或资源版本 –resource-version，进行伸缩比例设置前，系统会先验证前提条件是否成立。

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# 设置某个 ${dp_name} 的 pod 数量为3
$ kubectl scale --replicas=3 deploy/${dp_name}

# 由 .yaml 中的控制器对象来设置其副本数量
$ kubectl scale --replicas=3 -f foo.yaml

# 如果当前副本数是2，则扩容到3
$ kubectl scale --current-replicas=2 --replicas=3 deployment/mysql

参考资料