工作负载控制器是什么

工作负载控制器（Workload 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。

Deployment

Deployment：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 应用场景：网站、API、微服务

Deployment：使用流程

Deployment：部署

第一步：部署镜像

kubectl apply -f xxx.yaml 
kubectl create deployment web --image=nginx:1.15

vim web-deployment.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: web-deployment
  namespace: default
spec:
  replicas: 3 # Pod副本预期数量
  selector:
    matchLabels:
      app: web
  template:
    metadata:
      labels:
        app: web # Pod副本的标签
    spec:
      containers:
      - name: web
        image: nginx:1.15

发布并访问

kubectl apply -f web-deployment.yaml 
kubectl expose deployment web-deployment --port 80 --target-port=80 --type=NodePort
kubectl get svc

Deployment：滚动升级

第二步：应用升级（更新镜像三种方式）

kubectl apply -f xxx.yaml 
kubectl set image deployment/web nginx=nginx:1.16 
kubectl edit deployment/web

vim web-deployment.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: web-deployment
  namespace: default
spec:
  replicas: 3 # Pod副本预期数量
  selector:
    matchLabels:
      app: web
  template:
    metadata:
      labels:
        app: web # Pod副本的标签
    spec:
      containers:
      - name: web
        image: nginx:1.17
        livenessProbe:
          httpGet:
            path: /index.html
            port: 80
        readinessProbe:
          httpGet:
            path: /index.html
            port: 80
          initialDelaySeconds: 10   #启动容器后多少秒开始检查
          periodSeconds: 10      #以后间隔多少秒检查一次

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。

滚动升级在K8s中的实现：

  • 1个Deployment

  • 2个ReplicaSet

  • 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%

  • 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% Pod数量不可用，即确保75% Pod数量是可用状态。

Deployment：水平扩缩容

第三步：水平扩缩容（启动多实例，提高并发）

  • 修改yaml里replicas值，再apply

  • kubectl scale deployment web --replicas=10

注：replicas参数控制Pod副本数量

Deployment：回滚

第四步：回滚（发布失败恢复正常版本）

kubectl rollout history deployment/web # 查看历史发布版本 
kubectl rollout undo deployment/web # 默认回滚上一个版本 
kubectl rollout undo deployment/web --to-revision=2 # 回滚历史指定版本

注：回滚是重新部署某一次部署时的状态，即当时版本所有配置

kubectl set image deploy web-deployment web=nginx:1.19 --record  #升级
kubectl rollout undo deployment web-deployment --to-revision=7  #回滚到指定版本
kubectl get rs -o wide
kubectl describe rs web-deployment-5449cf89f

Deployment：删除

最后，项目下线：

kubectl delete deploy/web 
kubectl delete svc/web

Deployment：ReplicaSet

ReplicaSet控制器用途：

  • Pod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

kubectl get rs #查看RS记录 
kubectl rollout history deployment web #版本对应RS记录
kubectl describe rs |egrep -i "revision|image"  #查看版本对应的镜像

DaemonSet

DaemonSet功能：

  • 在每一个Node上运行一个Pod

  • 新加入的Node也同样会自动运行一个Pod

应用场景：网络插件（kube-proxy、calico）、其他Agent

示例：部署一个日志采集程序

vim daemonset.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet        
metadata:
  name: filebeat
  namespace: kube-system
spec:
  selector:
    matchLabels:
      name: filebeat
  template:
    metadata:
      labels:
        name: filebeat
    spec:
      tolerations:               
      - effect: NoSchedule        #配置污点容忍，确保分配到每个节点
        operator: Exists  #没有配置键值形式，节点上只要有NoSchedule策略，只要存在就容忍
      containers:
      - name: log
        image: elastic/filebeat:7.3.2

验证查看

kubectl apply -f daemonset.yaml 
kubectl get daemonsets.apps -n kube-system  #查看使用daemonset控制器的pod
kubectl get daemonsets.apps calico-node -o yaml -n kube-system | grep tor 
kubectl get pod -n kube-system -o wide  #确保在每个节点都启动一个日志采集器pod

Job

Job分为普通任务（Job）和定时任务（CronJob）

  • 一次性执行

应用场景：离线数据处理，视频解码等业务

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         #执行完容器就退出
  backoffLimit: 4 # 重试次数

查看

kubectl apply -f job.yaml 
kubectl get job
kubectl get pod    #complete状态，需要主动删除pod
kubectl logs pi-z7rrb

CronJob

CronJob用于实现定时任务，像Linux的Crontab一样。

  • 定时任务 应用场景：通知，备份

vim cronjob.yaml

apiVersion: batch/v1beta1
kind: CronJob
metadata:
  name: hello
spec:
  schedule: "*/1 * * * *"     #跟Linux的crontab一样写法
  jobTemplate:
    spec:
      template:
        spec:
          containers:
          - name: hello
            image: busybox
            args:
            - /bin/sh
            - -c
            - date; echo Hello azhe
          restartPolicy: OnFailure   #如果执行上面的命令失败返回状态码非0会帮你重启容器

查看

kubectl apply -f cronjob.yaml 
kubectl get job
kubectl get cronjob
kubectl logs hello-1613720220-ldb7z