Kubernetes基本概念和术语之Deployment、Horizontal Pod Autoscaler和StatefulSet

1.Deployment

Deployment是为了更好的解决Pod的编排问题才引入的，可以把它看作是RC的一次升级，最大的升级是我么可以看到Pod部署的进度。

Deployment典型的使用场景如下：

创建一个Deployment对象来生成对应的Replica Set（相当于RC的进化版，kubernetes v1.2引入）并完成Pod副本的创建过程
检查Deployment的状态来看部署动作是否完成（Pod副本的数量是否达到预期值）
更新Deployment以创建新的Pod（如镜像升级）
若当前Deployment不稳定则回滚到早先Deployment版本
暂停Deployment以便修改多个PodTemplateSpec的配置项，之后再恢复Deployment，进行新发布
扩展Deployment以应对高负载
查看Deployment的状态，以此作为发布是否成功的指标
清理不在需要的旧版本ReplicaSets

创建Deployment的命令

kubectl create -f {deployment_fileName}.yaml

查看Deployment信息

kubectl get deployments

2.Horizontal Pod Autoscaler

Horizontal Pod Autoscaler简称HPA，意思是Pod横向自动扩容，与RC、Deployment都属于资源对象，通过追踪分析RC控制的所有目标Pod的负载变化情况，来确定是否需要针对性的调整目标Pod的副本数，这就是HPA的实现原理。

当前HPA有以下两种方式作为Pod负载的度量指标：

CPUUtilizationPercentage
应用程序自定义的度量指标，比如服务在每秒内的相应的请求数（QPS或TPS）

CPUUtilizationPercentage是目标Pod所有副本自身的CPU利用率的平均值。一个Pod自身的CPU利用率=该Pod当前CPU的使用量÷Pod Request的值

CPUUtilizationPercentage计算过程中Pod的CPU使用量是1min内的平均值，可以通过Heapster组件（需要安装）来查，如果目标Pod没有定义Pod Request的值，则无法使用CPUUtilizationPercentage来实现Pod横向扩容的能力。除了使用CPUUtilizationPercentage，Kubernetes从v1.2开始尝试支持应用程序自定义的度量指标。

apiVersion: autoscaling/v1
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
  name: pho-apache
  namespace: default
spec:
  maxReplicas: 10
  minReplicas: 1
  scaleTargetRef:
    kind: Deployment
    name: php-apache
  targetCPUUtilizationPercentage: 90

如上定义，我们可以知晓HPA控制的对象为php-apache的Deployment里的Pod副本，当这些Pod副本的CPUUtilizationPercentage超过90%时会触发自动动态扩容，最大数量为10，最小为1，除了可以通过直接定义yaml文件并调用kubectl create命令来创建一个HPA的资源对象外，我们还可以直接命令行来创建，如下

kubectl autoscale deployment php-apache --cpu-percent=90 --min=1 --max=10

3.StatefulSet

在kubernetes中，RC、Deployment、Job、DaemonSet等都是面向无状态的服务，但现实中有很多服务是有状态的，例如mysql集群、zk集群等，这些服务有以下一些共同点

每个节点有固定的身份ID，通过这个ID，集群中的成员可以互相发现并通信
集群规模比较固定，不会随意改动
集群中的每个节点都是有状态的，通常会持久化数据到永久存储中
如果磁盘损坏，则集群里的某个节点无法正常运行，集群功能受损

如果用RC/Deployment控制Pod副本数的方式来实现上述有状态的集群，则我们会发现第一点就无法实现，因为Pod的名字是随机产生的，Pod的ip也是在运行期确定的且可能会变动，我们事先无法为每个Pod创建一个唯一的ID。。。为了解决以上问题，kubernetes从v1.5版本开始引入了StatefulSet，从本质上来它可以看做是RC/Deployment的一个特殊变种，它有如下一些特性：

StatefulSet里的每个Pod都有稳定、唯一的网络标识，可以用来发现集群内的其他成员
StatefulSet控制的Pod副本的启停顺序是受控的，操作第n个Pod时，前n-1个Pod已经是运行且准备好的状态
StatefulSet里的Pod采用稳定的持久化存储卷，通过PV/PVC来实现，删除Pod时默认不会删除与StatefulSet相关的存储卷（为了数据安全）

StatefulSet除了要与PV卷捆绑使用已存储Pod的状态数据，还要与Headless Service配合使用，即在每个StatefulSet的定义中要声明它属于哪个Headless Service，Headless Service与普通Service的区别在于，它没有Cluster IP，如果解析Headless Service的域名，它返回的是该service对应的全部Pod的endpoint列表。StatefulSet在Headless Service的基础上又为StatefulSet控制的每个Pod实例创建了一个DNS域名，格式为：$(podname).$(headless service name),例如一个3节点的kafka的StatefulSet集群，对应的Headless Service的名字为kafka，StatefulSet的名字为kafka，则StatefulSet里边的3个Pod的DNS域名分别为kafka-0.kafka、kafka-1.kafka、kafka-2.kafka，这些DNS域名都可以直接在配置文件中固定下来

Kubernetes基本概念和术语之Deployment、Horizontal Pod Autoscaler和StatefulSet

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