K8s新手系列之ReplicaSet资源

huangSir-devops2025-05-04 20:12

概述

官网地址：https://kubernetes.io/zh-cn/docs/concepts/workloads/controllers/replicaset/

ReplicaSet简称rs，其主要作用和ReplicationController一样，保证一定数量的pod正常运行，它会持续监听这些Pod的运行状态，一旦Pod发生故障，就会重启或重建。同时它还支持对pod数量的扩缩容和镜像版本的升降级。

相较于ReplicationController而言，ReplicaSet更加轻量级，且功能更强大，支持正则匹配Pod。

想要学习ReplicationController可以查看这篇文章 ：K8s新手系列之ReplicationController资源

ReplicaSet的作用

  • 副本管理：ReplicaSet 的核心功能是保证在任何时候都有指定数量的 Pod 副本在运行。如果有 Pod 意外终止，ReplicaSet 会自动创建新的 Pod 来替代它；如果 Pod 数量过多，它会删除多余的 Pod。

  • 集群扩容和缩容：用户可以通过修改 ReplicaSet 中的副本数量来轻松地对应用进行扩容或缩容。

  • 灵活的标签选择器

    • 集合式选择器：与 ReplicationController 仅支持等式选择器不同，ReplicaSet 支持更灵活的集合式选择器，如 in、notin、exists 等。这使得 ReplicaSet 能够更精确地选择要管理的 Pod，提高了标签选择的灵活性和表达能力。

    • 动态匹配 Pod：通过标签选择器，ReplicaSet 可以动态地匹配符合条件的 Pod。即使在 ReplicaSet 创建之后，只要有新的 Pod 被创建且其标签符合 ReplicaSet 的选择器，这些 Pod 就会被纳入 ReplicaSet 的管理范围。

ReplicaSet资源配置文件详解

可以通过kubectl explain rs查看创建ReplicaSet需要的字段

示例：

复制代码 
[root@node01 ~]# kubectl explain rs
KIND:     ReplicaSet
VERSION:  apps/v1

DESCRIPTION:
     ReplicaSet ensures that a specified number of pod replicas are running at
     any given time.

# fileds字段中的内容已进行截取
FIELDS:
   apiVersion   <string>
     
   kind <string>
 
   metadata     <Object>
 
   spec <Object>
 
   status       <Object>

通过上述可以发现定义ReplicaSet的资源文件和定义Pod一样，也需要apiVersion、kind、metadata、spec等字段。

但是spec字段中有三个字段，需要注意，分别是replicas、selector、template。如下：

复制代码 
[root@node01 ~]# kubectl explain rs.spec
KIND:     ReplicaSet
VERSION:  apps/v1
 
RESOURCE: spec <Object>
 
DESCRIPTION:
     Spec defines the specification of the desired behavior of the ReplicaSet.
     More info:
     https://git.k8s.io/community/contributors/devel/sig-architecture/api-conventions.md#spec-and-status

     ReplicaSetSpec is the specification of a ReplicaSet.

FIELDS:
   minReadySeconds      <integer>
   # minReadySeconds 规定了一个时间阈值，只有当 Pod 保持就绪状态的时间达到或者超过这个阈值，并且在此期间 Pod 内的任何容器都没有崩溃，这个 Pod 才会被视为可用。
   
   replicas     <integer>
   # 定义Pod的副本数量
   
   selector     <map[string]string>
   # 标签选择器，这里指定Pod定义的标签
   
   template     <Object>
   # 定义Pod的模板

创建ReplicaSet

这里我们创建三个Pod副本

示例：

复制代码 
# 定义资源文件
[root@node01 ~/rs]# cat rs-nginx.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: ReplicaSet
metadata:
  name: rs-nginx-1
  namespace: default
  labels:
    app: rs-nginx
spec:
  # 定义Pod的副本数量
  replicas: 3
  # 标签选择器，这里和Pod的Label保持一致
  selector:
    # 匹配Pod的Label
    matchLabels:
      app: nginx
  # 定义Pod的模板，只需要定义metadata和spec两个字段即可
  template:
    metadata:
      name: pod-nginx
      labels:
        app: nginx
    spec:
      restartPolicy: Always
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:latest

# 创建ReplicaSet
[root@node01 ~/rs]# kubectl apply -f rs-nginx.yaml

查看对应的ReplicaSet和Pod

查看ReplicaSet

复制代码 
[root@node01 ~/rs]# kubectl get rs
NAME         DESIRED   CURRENT   READY   AGE
rs-nginx-1   3         3         3       93s

查看Pod

复制代码 
[root@node01 ~/rs]# kubectl get po | grep rs-nginx
rs-nginx-1-6rb9p       1/1     Running            0               2m
rs-nginx-1-ssdhv       1/1     Running            0               2m
rs-nginx-1-vzn2x       1/1     Running            0               2m

验证ReplicaSet的副本管理

ReplicaSet 的核心功能是保证在任何时候都有指定数量的 Pod 副本在运行。如果有 Pod 意外终止，ReplicaSet 会自动创建新的 Pod 来替代它；如果 Pod 数量过多，它会删除多余的 Pod。

当我们删除创建好的Pod时，Replicaset会发生什么呢？

复制代码 
# 删除上面创建的所有Pod
[root@node01 ~/rs]# kubectl delete po rs-nginx-1-6rb9p rs-nginx-1-ssdhv rs-nginx-1-vzn2x
pod "rs-nginx-1-6rb9p" deleted
pod "rs-nginx-1-ssdhv" deleted
pod "rs-nginx-1-vzn2x" deleted

# 查看rs，发现其副本数量还是3个
[root@node01 ~/rs]# kubectl get rs
NAME         DESIRED   CURRENT   READY   AGE
rs-nginx-1   3         3         3       5m17s

# 查看Pod，发现对应的Pod还是3个，通过AGE字段发现是新创建的
[root@node01 ~/rs]# kubectl get po | grep rs-nginx
NAME                   READY   STATUS             RESTARTS          AGE
rs-nginx-1-6h7fv       1/1     Running            0                 22s
rs-nginx-1-fhkm9       1/1     Running            0                 22s
rs-nginx-1-l5njb       1/1     Running            0                 22s

验证Replicaset的扩缩容

验证扩容

我们将rs的副本数量调整成5，看看会发生什么？

复制代码 
[root@node01 ~/rs]# cat rs-nginx.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: ReplicaSet
metadata:
  name: rs-nginx-1
  namespace: default
  labels:
    app: rs-nginx
spec:
  # 将副本数量修改成5
  replicas: 5
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      name: pod-nginx
      labels:
        app: nginx
    spec:
      restartPolicy: Always
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:latest

# 重新应用它
[root@node01 ~/rs]# kubectl apply -f rs-nginx.yaml
replicaset.apps/rs-nginx-1 configured

查看一下Pod的变化：

复制代码 
[root@node01 ~/rs]# kubectl get po | grep rs-nginx
NAME                   READY   STATUS             RESTARTS          AGE
rs-nginx-1-6h7fv       1/1     Running            0                4m17s
rs-nginx-1-fhkm9       1/1     Running            0                4m26s
rs-nginx-1-l5njb       1/1     Running            0                4m26s
rs-nginx-1-t75z7       1/1     Running            0                8s
rs-nginx-1-tdvbr       1/1     Running            0                8s

通过上述发现Pod副本数量由3个变成了5个，查看AGE字段，发现有两个Pod是新建的状态。

验证缩容

同理，我们将副本数量调整成1，看看会发生什么？

复制代码 
[root@node01 ~/rs]# cat rs-nginx.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: ReplicaSet
metadata:
  name: rs-nginx-1
  namespace: default
  labels:
    app: rs-nginx
spec:
  # 将Pod数量调整成1
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      name: pod-nginx
      labels:
        app: nginx
    spec:
      restartPolicy: Always
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:latest

# 重新应用它
[root@node01 ~/rs]# kubectl apply -f rs-nginx.yaml
replicaset.apps/rs-nginx-1 configured

查看一下：

复制代码 
# 查看rs
[root@node01 ~/rs]# kubectl get rs
NAME         DESIRED   CURRENT   READY   AGE
rs-nginx-1   1         1         1       11m
# 查看Pod
[root@node01 ~/rs]# kubectl get po | grep rs-nginx
rs-nginx-1-fhkm9       1/1     Running            0                 6m33s

通过上述发现，Pod的数量由5个缩减成1个

Replicaset的标签选择器

Replicaset的标签选择器分为两类，一类是等式选择器，另一类是集合选择器

等式选择器

等式选择器通过 =、==（两者含义相同）或者 != 来筛选标签。其通过spec.selector.matchLabels来实现。

示例：

复制代码 
apiVersion: apps/v1
kind: ReplicaSet
metadata:
  name: rs-nginx-1
  namespace: default
  labels:
    app: rs-nginx
spec:
  replicas: 1
  selector:
  # 等式选择器
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      name: pod-nginx
      labels:
        app: nginx
    spec:
      restartPolicy: Always
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:latest

集合选择器

集合选择器借助 in、notin、exists、DoesNotExist 这些操作符来筛选标签。

  • in：用于选取标签值在指定集合内的 Pod。
  • notin：用于选取标签值不在指定集合内的 Pod。
  • exists：用于选取具有指定标签的 Pod，不考虑标签的值。
  • DoesNotExist：用于选取不具有指定标签的 Pod，不考虑标签的值。

其通过spec.selector.matchExpressions来实现

示例：

复制代码 
apiVersion: apps/v1
kind: ReplicaSet
metadata:
  name: nginx-replicaset-set
spec:
  replicas: 3
  selector:
   # 集合选择器
    matchExpressions:
        # key：指定Label的key，operator：表示操作符，value：表示Label的value
      - {key: app, operator: In, values: [nginx]}
      - {key: env, operator: NotIn, values: [development, testing]}
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
        env: production
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.14.2
        ports:
        - containerPort: 80

管理Replicaset

查看Replicaset

语法：

复制代码 
kubectl get rs <rs-name> -n <namespace-name>

示例：

复制代码 
[root@node01 ~/rs]# kubectl get rs
NAME         DESIRED   CURRENT   READY   AGE
rs-nginx-1   1         1         1       25m

修改Replicaset

由两种方式，一种是通过kubectl edit rc <rc-name>来进行修改，会打开一个类似vim的界面，修改其对应的值即可，最后wq保存即可应用你的配置.

另一种方式则是修改对应的资源文件，最后使用kubectl apply -f <file>即可。

删除Replicaset

语法：

复制代码 
kubectl delete rc <rc-name> -n <namespace-name>
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