【云原生之k8s】k8s控制器

引言

控制器：又称之为工作负载，分别包含以下类型控制器

1. Deployment(无状态)
2. StatefulSet(有状态)
3. DaemonSet(只要)
4. Job
5. CronJob

Pod与控制器之间的关系

1. controllers：在集群上管理和运行容器的对象通过label-selector相关联
2. Pod通过控制器实现应用的运维，如伸缩，升级等
   

1、Deployment(无状态)

1. 部署无状态应用
2. 管理Pod和ReplicaSet
3. 具有上线部署、副本设定、滚动升级、回滚等功能
4. 提供声明式更新，例如只更新一个新的Image
5. 应用场景：web服务

[root@master ~]# vim nginx-deployment.yaml

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:1.15.4
        ports:
        - containerPort: 80

kubectl create -f nginx-deployment.yaml
kubectl get pods,deploy,rs

查看控制器

kubectl edit deployment/nginx-deployment

查看历史版本

kubectl rollout history deployment/nginx-deployment

2、SatefulSet(有状态)

1. 部署有状态应用
2. 解决Pod独立生命周期，保持Pod启动顺序和唯一性
3. 稳定，唯一的网络标识符，持久存储（例如：etcd配置文件，节点地址发生变化，将无法使用）
4. 有序，优雅的部署和扩展、删除和终止（例如：mysql主从关系，先启动主，再启动从）
5. 有序，滚动更新
6. 应用场景：数据库

2.1 有状态与无状态的区别

无状态

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

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

2.2 常规service和无头服务区别

1. service：一组Pod访问策略，提供cluster-IP群集之间通讯，还提供负载均衡和服务发现。
2. Headless service :无头服务，不需要cluster-IP，直接绑定具体的Pod的IP

2.2.1 Service类型

1. Cluster_IP
2. NodePort:使用Pod所在节点的IP和其端口范围
3. Headless
4. HostPort(ingress、kubesphere)
5. LoadBalance负载均衡（F5硬件负载均衡器）

ps:k8s暴露方式主要就3种：ingress loadbalance(SLB/ALB K8S集群外的负载均衡器、Ng、harproxy、KONG、traefik等等) service

vim nginx-service.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-svc
  labels:
    app: nginx
spec:
  type: NodePort
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 80
  selector:
    app: nginx

[root@master ~]# kubectl create -f nginx-service.yaml 
service/nginx-svc created
[root@master ~]# kubectl get svc
NAME         TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1      <none>        443/TCP        5d7h
nginx-svc    NodePort    10.105.83.81   <none>        80:30676/TCP   2s

在node节点操作，查看集群间通讯

2.2.2 headless方式

因为Pod动态IP地址，所以常用于绑定DNS访问—来尽可能固定Pod的位置

[root@master demo]# vim headless.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx
  labels:
    app: nginx
spec:
  ports:
  - port: 80
    name: web
  clusterIP: None
  selector:
    app: nginx

kubectl apply -f headless.yaml
kubectl get svc

再定义一个pod

[root@master demo]# vim dns-test.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: dns-test
spec:
  containers:
  - name: busybox
    image: busybox:1.28.4
    args:
    - /bin/sh
    - -c
    - sleep 36000
  restartPolicy: Never

验证dns解析

kubectl create -f dns-test.yaml
kubectl get svc

解析kubernetes和nginx-svc名称

kubectl exec -it dns-test sh

创建StatefulSet.yaml文件

vim statefulSet.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx
  labels:
    app: nginx
spec:
  ports:
  - port: 80
    name: web
  clusterIP: None
  selector:
    app: nginx
---
apiVersion: apps/v1beta1  
kind: StatefulSet  
metadata:
  name: nginx-statefulset  
  namespace: default
spec:
  serviceName: nginx  
  replicas: 3  
  selector:
    matchLabels:  
       app: nginx
  template:  
    metadata:
      labels:
        app: nginx  
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:latest  
        ports:
        - containerPort: 80 

清理所有pod

kubectl delete -f .

kubectl create -f statefulSet.yaml
kubectl get pods,svc

解析pod的唯一域名和自身的ip

kubectl apply -f dns-test.yaml

kubectl exec -it dns-test sh

nslookup nginx-statefulset-0.nginx
nslookup nginx-statefulset-1.nginx
nslookup nginx-statefulset-2.nginx

总结
StatefulSet与Deployment区别：有身份的！
身份三要素：

1. 域名 nginx-statefulset-0.nginx
2. 主机名 nginx-statefulset-0
3. 存储（PVC）

3、DaemonSet（守护进程集）

1. 在每一个Node上运行一个Pod
2. 新加入的Node也同样会自动运行一个Pod
3. 应用场景：Agent

[root@master demo]# vim daemonSet.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet 
metadata:
  name: nginx-deployment
  labels:
    app: nginx
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.15.4
        ports:
        - containerPort: 80

DaemonSet会在每个node节点都创建一个Pod

kubectl apply -f daemonSet.yaml
kubectl get pods

4、Job

1. Job分为普通任务（Job）和定时任务（CronJob）
2. 一次性执行
3. 应用场景：离线数据处理，视频解码等业务

示例：
重试次数默认是6次，修改为4次，当遇到异常时Never状态会重启，所以要设定次数。

[root@master demo]# vim job.yaml 

apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: pi
spec:
  template:
    spec:
      containers:
      - name: pi
        image: perl:5.34.0
        command: ["perl",  "-Mbignum=bpi", "-wle", "print bpi(2000)"]
      restartPolicy: Never
  backoffLimit: 4

在node1节点下载perl镜像，因为镜像比较大所以提前下载好

docker pull perl

创建

查看到完成状态

结果输出到控制台

清除job资源

kubectl get job
kubectl delete -f job.yaml

5、CronJob

1. 周期性任务，像Linux的Crontab一样。
2. 周期性任务
3. 应用场景：通知，备份

示例：

[root@master demo]# vim cronjob.yaml

apiVersion: batch/v1beta1
kind: CronJob
metadata:
  name: lcdb
spec:
  schedule: "*/1 * * * *"
  jobTemplate:
    spec:
      template:
        spec:
          containers:
          - name: lcdb
            image: busybox
            args:
            - /bin/sh
            - -c
            - date; echo lcdb from the Kubernetes cluster
          restartPolicy: OnFailure

kubectl apply -f cronjob.yaml

kubectl get pod
kubectl get cronjob

清除cronjob资源

kubectl delete -f cronjob.yaml