目录

1 什么是控制器

2 控制器类型

3 replicaset 控制器

3.1 replicaset功能

3.2 replicaset参数说明

3.3 replicaset 示例

4 deployment 控制器

4.1 deployment 控制器的功能

4.2 deployment控制器示例

4.2.1 版本迭代

4.2.2 版本回滚

4.2.3 滚动更新策略

4.2.4 暂停及恢复

5 daemonset控制器

5.1 daemonset

5.2 daemonset 示例

6 job 控制器

6.1 job控制器功能

6.2 job 控制器示例

7 cronjob 控制器

7.1 cronjob 控制器功能

7.2 cronjob 控制器示例

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1 什么是控制器

官方文档： 工作负载管理 | KubernetesKubernetes 提供了几个内置的 API 来声明式管理工作负载及其组件。最终，你的应用以容器的形式在 Pods 中运行； 但是，直接管理单个 Pod 的工作量将会非常繁琐。例如，如果一个 Pod 失败了，你可能希望运行一个新的 Pod 来替换它。Kubernetes 可以为你完成这些操作。你可以使用 Kubernetes API 创建工作负载对象， 这些对象所表达的是比 Pod 更高级别的抽象概念，Kubernetes 控制平面根据你定义的工作负载对象规约自动管理 Pod 对象。用于管理工作负载的内置 API 包括：Deployment （也间接包括 ReplicaSet） 是在集群上运行应用的最常见方式。Deployment 适合在集群上管理无状态应用工作负载， 其中 Deployment 中的任何 Pod 都是可互换的，可以在需要时进行替换。 （Deployment 替代原来的 ReplicationController API）。StatefulSet 允许你管理一个或多个运行相同应用代码、但具有不同身份标识的 Pod。 StatefulSet 与 Deployment 不同。Deployment 中的 Pod 预期是可互换的。 StatefulSet 最常见的用途是能够建立其 Pod 与其持久化存储之间的关联。 例如，你可以运行一个将每个 Pod 关联到 PersistentVolume 的 StatefulSet。如果该 StatefulSet 中的一个 Pod 失败了，Kubernetes 将创建一个新的 Pod， 并连接到相同的 PersistentVolume。https://v1-30.docs.kubernetes.io/zh-cn/docs/concepts/workloads/controllers/

控制器也是管理pod的一种手段

• 自主式pod：pod退出或意外关闭后不会被重新创建

• 控制器管理的 Pod：在控制器的生命周期里，始终要维持 Pod 的副本数目

Pod控制器是管理pod的中间层，使用Pod控制器之后，只需要告诉Pod控制器，想要多少个什么样的Pod就可以了，它会创建出满足条件的Pod并确保每一个Pod资源处于用户期望的目标状态。如果Pod资源在运行中出现故障，它会基于指定策略重新编排Pod

当建立控制器后，会把期望值写入etcd，k8s中的apiserver检索etcd中我们保存的期望状态，并对比pod的当前状态，如果出现差异代码自驱动立即恢复

2 控制器类型

控制器名称	控制器用途
Replication Controller	比较原始的pod控制器，已经被废弃，由ReplicaSet替代
ReplicaSet	ReplicaSet 确保任何时间都有指定数量的 Pod 副本在运行
Deployment	一个 Deployment 为 Pod 和 ReplicaSet 提供声明式的更新能力
DaemonSet	DaemonSet 确保全指定节点上运行一个 Pod 的副本
StatefulSet	StatefulSet 是用来管理有状态应用的工作负载 API 对象。
Job	执行批处理任务，仅执行一次任务，保证任务的一个或多个Pod成功结束
CronJob	Cron Job 创建基于时间调度的 Jobs。
HPA全称Horizontal Pod Autoscaler	根据资源利用率自动调整service中Pod数量，实现Pod水平自动缩放

3 replicaset 控制器

3.1 replicaset功能

• ReplicaSet 是下一代的 Replication Controller，官方推荐使用ReplicaSet

• ReplicaSet和Replication Controller的唯一区别是选择器的支持，ReplicaSet支持新的基于集合的选择器需求

• ReplicaSet 确保任何时间都有指定数量的 Pod 副本在运行

• 虽然 ReplicaSets 可以独立使用，但今天它主要被Deployments 用作协调 Pod 创建、删除和更新的机制

3.2 replicaset参数说明
 

参数名称	字段类型	参数说明
spec	Object	详细定义对象，固定值就写Spec
spec.replicas	integer	指定维护pod数量
spec.selector	Object	Selector是对pod的标签查询，与pod数量匹配
spec.selector.matchLabels	string	指定Selector查询标签的名称和值，以key：value方式指定
spec.template	Object	指定对pod的描述信息，比如lab标签，运行容器的信息等
spec.template.metadata	Object	指定pod属性
spec.template.metadata.labels	string	指定pod标签
spec.template.spec	Object	详细定义对象
spec.template.spec.containers	list	Spec对象的容器列表定义
spec.template.spec.containers.name	string	指定容器名称
spec.template.spec.containers.image	string	指定容器镜像

3.3 replicaset 示例

apiVersion: apps/v1
kind: ReplicaSet
metadata:
  name: replicaset
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: myapp
  template:
    metadata:
      labels:
        app: myapp
    spec:
      containers:
      - image: myapp:v1
        name: myapp

4 deployment 控制器

4.1 deployment 控制器的功能

• 为了更好的解决服务编排的问题，kubernetes在V1.2版本开始，引入了Deployment控制器。

• Deployment控制器并不直接管理pod，而是通过管理ReplicaSet来间接管理Pod

• Deployment管理ReplicaSet，ReplicaSet管理Pod

• Deployment 为 Pod 和 ReplicaSet 提供了一个申明式的定义方法

• 在Deployment中ReplicaSet相当于一个版本

典型的应用场景：

• 用来创建Pod和ReplicaSet

• 滚动更新和回滚

• 扩容和缩容

• 暂停与恢复

4.2 deployment控制器示例

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: deployment
spec:
  replicas: 4
  selector:
    matchLabels:
      app: myapp
  template:
    metadata:
      labels:
        app: myapp
    spec:
      containers:
      - image: myapp:v1
        name: myapp

4.2.1 版本迭代

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: deployment
spec:
  minReadySeconds: 5
  replicas: 4
  selector:
    matchLabels:
      app: myapp

  template:
    metadata:
      labels:
        app: myapp
    spec:
      containers:
      - image: myapp:v2
        name: myapp

更新的过程是重新建立一个版本的RS，新版本的RS会把pod 重建，然后把老版本的RS回收

4.2.2 版本回滚

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: deployment
spec:
  replicas: 4
  selector:
    matchLabels:
      app: myapp

  template:
    metadata:
      labels:
        app: myapp
    spec:
      containers:
      - image: myapp:v1				#回滚到之前版本
        name: myapp

4.2.3 滚动更新策略

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: deployment
spec:
  minReadySeconds: 5		#最小就绪时间，指定pod每隔多久更新一次
  replicas: 4
  strategy:					#指定更新策略
    rollingUpdate:
      maxSurge: 1			#比定义pod数量多几个
      maxUnavailable: 0		#比定义pod个数少几个
  selector:
    matchLabels:
      app: myapp

  template:
    metadata:
      labels:
        app: myapp
    spec:
      containers:
      - image: myapp:v1
        name: myapp

4.2.4 暂停及恢复

在实际生产环境中我们做的变更可能不止一处，当修改了一处后，如果执行变更就直接触发了

我们期望的触发时当我们把所有修改都搞定后一次触发暂停，避免触发不必要的线上更新

# 暂停pod更新
kubectl rollout pause deployment deployment
cat deployment.yml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: deployment-example
spec:
  minReadySeconds: 5
  strategy:
    rollingUpdate:
      maxSurge: 1
      maxUnavailable: 0
  replicas: 6				
  selector:
    matchLabels:
      app: myapp
  template:
    metadata:
      labels:
        app: myapp
    spec:
      containers:
      - name: myapp
        image: nginx
        resources:
          limits:
            cpu: 0.5
            memory: 200Mi
          requests:
            cpu: 0.5
            memory: 200Mi

kubectl apply -f deployment.yml
# 查看历史版本
kubectl rollout history deployment deployment.yml
# 恢复更新
kubectl rollout resume deployment deployment.yml
# 回收pod
kubectl delete -f deployment.yaml

5 daemonset控制器

5.1 daemonset

DaemonSet 确保全部（或者某些）节点上运行一个 Pod 的副本。当有节点加入集群时， 也会为他们新增一个 Pod ，当有节点从集群移除时，这些 Pod 也会被回收。删除 DaemonSet 将会删除它创建的所有 Pod

DaemonSet 的典型用法：

• 在每个节点上运行集群存储 DaemonSet，例如 glusterd、ceph。

• 在每个节点上运行日志收集 DaemonSet，例如 fluentd、logstash。

• 在每个节点上运行监控 DaemonSet，例如 Prometheus Node Exporter、zabbix agent等

• 一个简单的用法是在所有的节点上都启动一个 DaemonSet，将被作为每种类型的 daemon 使用

• 一个稍微复杂的用法是单独对每种 daemon 类型使用多个 DaemonSet，但具有不同的标志， 并且对不同硬件类型具有不同的内存、CPU 要求

5.2 daemonset 示例

apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: daemonset-example
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      tolerations:		#对于污点节点的容忍
      - effect: NoSchedule
        operator: Exists
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx

6 job 控制器

6.1 job控制器功能

Job，主要用于负责批量处理(一次要处理指定数量任务)短暂的一次性(每个任务仅运行一次就结束)任务

Job特点如下：

• 当Job创建的pod执行成功结束时，Job将记录成功结束的pod数量

• 当成功结束的pod达到指定的数量时，Job将完成执行

6.2 job 控制器示例

apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: pi
spec:
  completions: 6		#一共完成任务数为6		
  parallelism: 2		#每次并行完成2个
  template:
    spec:
      containers:
      - name: pi
        image: perl:5.34.0
        command: ["perl",  "-Mbignum=bpi", "-wle", "print bpi(2000)"]	# 计算Π的后2000位
      restartPolicy: Never						#关闭后不自动重启
  backoffLimit: 4								#运行失败后尝试4重新运行

关于重启策略设置的说明：

• 如果指定为OnFailure，则job会在pod出现故障时重启容器

  而不是创建pod，failed次数不变

• 如果指定为Never，则job会在pod出现故障时创建新的pod

  并且故障pod不会消失，也不会重启，failed次数加1

• 如果指定为Always的话，就意味着一直重启，意味着job任务会重复去执行了

7 cronjob 控制器

7.1 cronjob 控制器功能

• Cron Job 创建基于时间调度的 Jobs。

• CronJob控制器以Job控制器资源为其管控对象，并借助它管理pod资源对象，

• CronJob可以以类似于Linux操作系统的周期性任务作业计划的方式控制其运行时间点及重复运行的方式。

• CronJob可以在特定的时间点(反复的)去运行job任务。

7.2 cronjob 控制器示例

apiVersion: batch/v1
kind: CronJob
metadata:
  name: hello
spec:
  schedule: "* * * * *"
  jobTemplate:
    spec:
      template:
        spec:
          containers:
          - name: hello
            image: busybox
            imagePullPolicy: IfNotPresent
            command:
            - /bin/sh
            - -c
            - date; echo Hello from the Kubernetes cluster
          restartPolicy: OnFailure