Kubernetes 入门之 Pod 控制器

在上一篇文章中,我们一起了解了 Kubernetes 提供的资源,重点讲解了通过 yaml 的方式创建 Pod ,以及 Pod 和容器的生命周期。

这种创建 Pod 的方式我们称为 **自主式创建 Pod **,当 Pod 退出了,此类型的 Pod 不会被创建,如上一节讲的那样,我使用 kubectl delete pod podname 删除 Pod 后不会自动创建。

还有一种创建 Pod 的方式我们称为 控制器管理的 Pod, 通过字面意思应该能想到,这种 Pod 会被管理起来,始终要维持 Pod 副本的数量,即当 Pod 删除之后会被自动创建。

通过这篇文章你将了解到这些 控制器

一、什么是控制器

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。

二、控制器类型

  • ReplicationController 和 ReplicaSet
  • Deployment
  • DaemonSet
  • StatefulSet
  • Job/CronJob
  • Horizontal Pod Autoscaling

2.1 ReplicationController 和 ReplicaSet

ReplicationController(RC)用来确保容器应用的副本数始终保持在用户定义的副本数,即如果有容器异常退出,会自动创建新的 Pod 来替代;而如果异常多出来的容器也会自动回收。

在新版本的 Kubernetes 中建议使用 ReplicaSet 来取代 ReplicationController,ReplicaSet 跟 ReplicationController 没有本质的不同,只是名字不一样,并且 ReplicaSet 支持集合式的 selector。

2.2 Deployment

Deployment 为 Pod 和 ReplicaSet 提供了一个声明式定义方法,用来替代以前的 ReplicationController 来方便的管理应用。

命令式和声明式

命令式编程:它侧重于如何实现程序,就像我们刚接触编程的时候那样,我们需要把程序的实现过程按照逻辑结果一步步写下来。

声明式编程:它侧重于想要什么,然后告诉计算机/引擎,让它帮你去实现。

典型的应用场景包括:

  • 定义 Deployment 来创建 Pod 和 ReplicaSet(Deployment 并不是直接管理 Pod,而是通过 RS 去管理 Pod)
  • 滚动升级和回滚应用
  • 扩容和缩容
  • 暂停和继续 Deployment

2.3 DeamonSet

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,也会为它们新增一个 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:

  • 运行集群存储 deamon,例如在每个 Node 上运行 glusterdceph
  • 在每个 Node 上运行日志收集 deamon,例如 fluentdlogstash
  • 在每个 Node 上运行监控 daemon,例如 Prometheus Node Exporter

2.4 Job

Job 负责批处理任务,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。

2.5 CronJob

Cron Job 管理基于时间的 Job,即:

  • 在给定时间点只运行一次
  • 周期性地在给定时间点运行

典型的用法示例:

  • 在给你写的时间点调度 Job 运行
  • 创建周期性运行的 Job,例如:数据库备份、发送邮件

2.6 StatefulSet

StatefulSet 作为 Controller 为 Pod 提供唯一的标识,它可以保证部署和 scale 的顺序。

StatefulSet 是为了解决有状态服务的问题(对应 Deployment 和 ReplicaSet 是为无状态服务而设计),其应用场景包括:

  • 稳定的持久化存储,即 Pod 重新调度后还是能访问到相同的持久化数据,基于 PVC 来实现
  • 稳定的网络标识,即 Pod 重新调度后其 Pod Name 和 Host Name 不变,基于 Headless Service (即没有 Cluster IP 的 Service)来实现
  • 有序部署、有序扩展,即 Pod 是有顺序的,在部署或者扩展的时候要住所定义的顺序依次进行(即从 0 到 N-1,在下一个 Pod 运行之前所有之前的 Pod 必须都是 Running 和 Ready 状态),基于 init containers 来实现
  • 有序收缩,有序删除(即从 N-1 到 0 )

2.7 Horizontal Pod Autoscaling

顾名思义,使 Pod 水平自动缩放,提高集群的整体资源利用率。

Horizontal Pod Autoscaling 仅适用于 Deployment 和 ReplicaSet。在 v1 版本中仅支持根据 Pod 的 CPU 利用率扩缩容,在 v1alpha 版本中,支持根据内存和用户自定义的 metric 扩缩容。

下篇文章将对以上几种类型的控制器单独讲解。


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