Kubernetes：控制器 - ReplicaSet

ReplicaSet

假如我们现在有一个 Pod 正在提供线上的服务，我们来想想一下我们可能会遇到的一些场景：

某次运营活动非常成功，网站访问量突然暴增
运行当前 Pod 的节点发生故障了，Pod 不能正常提供服务了

第一种情况，可能比较好应对，活动之前我们可以大概计算下会有多大的访问量，提前多启动几个 Pod 副本，活动结束后再把多余的 Pod 杀掉，虽然有点麻烦，但是还是能够应对这种情况的。

第二种情况，可能某天夜里收到大量报警说服务挂了，然后起来打开电脑在另外的节点上重新启动一个新的 Pod，问题可以解决。

但是如果我们都人工的去解决遇到的这些问题，似乎又回到了以前刀耕火种的时代了是吧？如果有一种工具能够来帮助我们自动管理 Pod 就好了，Pod 挂了自动帮我在合适的节点上重新启动一个 Pod，这样是不是遇到上面的问题我们都不需要手动去解决了。

而 ReplicaSet 这种资源对象就可以来帮助我们实现这个功能，ReplicaSet（RS）的主要作用就是维持一组 Pod 副本的运行，保证一定数量的 Pod 在集群中正常运行，ReplicaSet 控制器会持续监听它说控制的这些 Pod 的运行状态，在 Pod 发送故障数量减少或者增加时会触发调谐过程，始终保持副本数量一定。

和 Pod 一样我们仍然还是通过 YAML 文件来描述我们的 ReplicaSet 资源对象，如下 YAML 文件是一个常见的 ReplicaSet 定义：(nginx-rs.yaml)

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apiVersion: apps/v1
kind: ReplicaSet  
metadata:
  name:  nginx-rs
  namespace: default
spec:
  replicas: 3  # 期望的 Pod 副本数量，默认值为1
  selector:  # Label Selector，必须匹配 Pod 模板中的标签
    matchLabels:
      app: nginx
  template:  # Pod 模板
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 80

上面的 YAML 文件结构和我们之前定义的 Pod 看上去没太大两样，有常见的 apiVersion、kind、metadata，在 spec 下面描述 ReplicaSet 的基本信息，其中包含3个重要内容：

replias：表示期望的 Pod 的副本数量
selector：Label Selector，用来匹配要控制的 Pod 标签，需要和下面的 Pod 模板中的标签一致
template：Pod 模板，实际上就是以前我们定义的 Pod 内容，相当于把一个 Pod 的描述以模板的形式嵌入到了 ReplicaSet 中来。

Pod模板

Pod 模板这个概念非常重要，因为后面我们讲解到的大多数控制器，都会使用 Pod 模板来统一定义它所要管理的 Pod。更有意思的是，我们还会看到其他类型的对象模板，比如 Volume 的模板登。

上面就是我们定义的一个普通的 ReplicaSet 资源清单文件，ReplicaSet 控制器会通过定义的 Label Selector 标签去查找集群中的 Pod 对象：

我们直接来创建上面的资源对象：

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$ kubectl apply -f nginx-rs.yaml
replicaset.apps/nginx-rs created
$ kubectl get rs nginx-rs
NAME       DESIRED   CURRENT   READY   AGE
nginx-rs   3         3         3       17m

通过查看 RS 可以看到当前资源对象的描述信息，包括DESIRED、CURRENT、READY的状态值，创建完成后，可以利用如下命令查看下 Pod 列表：

java 复制代码

$ kubectl get pods -l app=nginx
NAME             READY   STATUS              RESTARTS   AGE
nginx-rs-nxklf   1/1     Running   0          52s
nginx-rs-t46qc   1/1     Running   0          52s
nginx-rs-xfqrn   1/1     Running   0          52s

可以看到现在有 3 个 Pod，这 3 个 Pod 就是我们在 RS 中声明的 3 个副本，比如我们删除其中一个 Pod：

java 复制代码

$ kubectl delete pod nginx-rs-xfqrn
pod "nginx-rs-xfqrn" deleted

然后再查看 Pod 列表：

java 复制代码

$ kubectl get pods -l app=nginx    
NAME             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-rs-nxklf   1/1     Running   0          3m19s
nginx-rs-t46qc   1/1     Running   0          3m19s
nginx-rs-xsb59   1/1     Running   0          10s

可以看到又重新出现了一个 Pod，这个就是上面我们所说的 ReplicaSet 控制器为我们做的工作，我们在 YAML 文件中声明了 3 个副本，然后现在我们删除了一个副本，就变成了两个，这个时候 ReplicaSet 控制器监控到控制的 Pod 数量和期望的 3 不一致，所以就需要启动一个新的 Pod 来保持 3 个副本，这个过程上面我们说了就是调谐的过程。同样可以查看 RS 的描述信息来查看到相关的事件信息：

java 复制代码

$ kubectl describe rs nginx-rs
Name:         nginx-rs
Namespace:    default
Selector:     app=nginx
Labels:       <none>
Annotations:  kubectl.kubernetes.io/last-applied-configuration:
                {"apiVersion":"apps/v1","kind":"ReplicaSet","metadata":{"annotations":{},"name":"nginx-rs","namespace":"default"},"spec":{"replicas":3,"se...
Replicas:     3 current / 3 desired
Pods Status:  3 Running / 0 Waiting / 0 Succeeded / 0 Failed
Pod Template:
  Labels:  app=nginx
  Containers:
   nginx:
    Image:        nginx
    Port:         80/TCP
    Host Port:    0/TCP
    Environment:  <none>
    Mounts:       <none>
  Volumes:        <none>
Events:
  Type    Reason            Age   From                   Message
  ----    ------            ----  ----                   -------
  Normal  SuccessfulCreate  17m   replicaset-controller  Created pod: nginx-rs-xfqrn
  Normal  SuccessfulCreate  17m   replicaset-controller  Created pod: nginx-rs-nxklf
  Normal  SuccessfulCreate  17m   replicaset-controller  Created pod: nginx-rs-t46qc
  Normal  SuccessfulCreate  14m   replicaset-controller  Created pod: nginx-rs-xsb59

可以发现最开始通过 ReplicaSet 控制器创建了 3 个 Pod，后面我们删除了 Pod 后， ReplicaSet 控制器又为我们创建了一个 Pod，和上面我们的描述是一致的。如果这个时候我们把 RS 资源对象的 Pod 副本更改为 2spec.replicas=2，这个时候我们来更新下资源对象：

java 复制代码

$ kubectl apply -f rs.yaml 
replicaset.apps/nginx-rs configured
$ kubectl get rs nginx-rs 
NAME       DESIRED   CURRENT   READY   AGE
nginx-rs   2         2         2       27m
$ kubectl describe rs nginx-rs
Name:         nginx-rs
Namespace:    default
Selector:     app=nginx
Labels:       <none>
Annotations:  kubectl.kubernetes.io/last-applied-configuration:
                {"apiVersion":"apps/v1","kind":"ReplicaSet","metadata":{"annotations":{},"name":"nginx-rs","namespace":"default"},"spec":{"replicas":2,"se...
Replicas:     2 current / 2 desired
Pods Status:  2 Running / 1 Waiting / 0 Succeeded / 0 Failed
Pod Template:
  Labels:  app=nginx
  Containers:
   nginx:
    Image:        nginx
    Port:         80/TCP
    Host Port:    0/TCP
    Environment:  <none>
    Mounts:       <none>
  Volumes:        <none>
Events:
  Type    Reason            Age   From                   Message
  ----    ------            ----  ----                   -------
  Normal  SuccessfulCreate  27m   replicaset-controller  Created pod: nginx-rs-xfqrn
  Normal  SuccessfulCreate  27m   replicaset-controller  Created pod: nginx-rs-nxklf
  Normal  SuccessfulCreate  27m   replicaset-controller  Created pod: nginx-rs-t46qc
  Normal  SuccessfulCreate  24m   replicaset-controller  Created pod: nginx-rs-xsb59
  Normal  SuccessfulDelete  7s    replicaset-controller  Deleted pod: nginx-rs-xsb59

可以看到 Replicaset 控制器在发现我们的资源声明中副本数变更为 2 后，就主动去删除了一个 Pod，这样副本数就和期望的始终保持一致了：

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$ kubectl get pods -l app=nginx
NAME             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-rs-nxklf   1/1     Running   0          30m
nginx-rs-t46qc   1/1     Running   0          30m

我们可以随便查看一个 Pod 的描述信息可以看到这个 Pod 的所属控制器信息：

java 复制代码

$ kubectl describe pod nginx-rs-xsb59
Name:               nginx-rs-xsb59
Namespace:          default
Priority:           0
PriorityClassName:  <none>
Node:               ydzs-node1/10.151.30.22
Start Time:         Fri, 15 Nov 2019 14:18:10 +0800
Labels:             app=nginx
Annotations:        <none>
Status:             Running
IP:                 10.244.1.148
Controlled By:      ReplicaSet/nginx-rs

另外被 ReplicaSet 持有的 Pod 有一个metadata.ownerReferences指针指向当前的 ReplicaSet，表示当前 Pod 的所有者，这个引用主要会被集群中的垃圾收集器使用以清理失去所有者的 Pod 对象。这个ownerReferences和数据库中的外键是不是非常类似。可以通过将 Pod 资源描述信息导出查看：

java 复制代码

$ kubectl get pod nginx-rs-xsb59 -o yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  creationTimestamp: "2019-11-15T06:18:10Z"
  generateName: nginx-rs-
  labels:
    app: nginx
  name: nginx-rs-xsb59
  namespace: default
  ownerReferences:  
  - apiVersion: apps/v1
    blockOwnerDeletion: true
    controller: true
    kind: ReplicaSet
    name: nginx-rs
    uid: 4a3121fa-b5ae-4def-b2d2-bf17bc06b7b7
  resourceVersion: "1781596"
  selfLink: /api/v1/namespaces/default/pods/nginx-rs-xsb59
  uid: 0a4cae9a-105b-4024-ae96-ee516bfb2d23

我们可以看到 Pod 中有一个metadata.ownerReferences的字段指向了 ReplicaSet 资源对象。如果要彻底删除 Pod，我们就只能删除 RS 对象：

java 复制代码

$ kubectl delete rs nginx-rs
# 或者执行 kubectl delete -f nginx-rs.yaml

nginx-rs.yaml

java 复制代码

# 作用：主要讲解ReplicaSet控制器 简称RS 创建pods信息
# 首先得要明白RS的作用到底是什么？
# 主要作用就是维持一组 Pod 副本的运行，保证一定数量的 Pod 在集群中正常运行
# ReplicaSet 控制器会持续监听它说控制的这些 Pod 的运行状态，在 Pod 发送故障数量减少或者增加时会触发调谐过程，始终保持副本数量一定
apiVersion: apps/v1            # 记住这里是 apps/v1
kind: ReplicaSet               # 声明为一个ReplicaSet
metadata:
  name: nginx-rs               # 声明的这个rs的名称为nginx-rs
  namespace: default           # rs也得要有所属的命名空间
spec:
  replicas: 2                  # 声明这个rs要管理维护几个pod
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx               # 这里的标签 要和 下边的 template.metadata.labels当中的app:nginx保持一致 表示要维护的pod的对象是谁
  template:                    # 这里就是pod的模版  pod的名称会在rs的名称nginx-rs的基础上生成 比如nginx-rs-xxxxx
    metadata:
      labels:
        app: nginx             # 这个pod模版的labels标签  app:nginx   这个会在上边的spec.selector.matchLabels当中被引用到 表示这个rs要控制和管理的pod模版对象是谁
    spec:
      containers:
        - name: nginx
          image: nginx
          ports:
            - containerPort: 80


# 创建好了rs之后  kubectl apply -f nginx-rs.yaml  我们可以通过 kubectl get rs -n default 查看有哪些rs存在
# kubectl describe rs nginx-rs -n default 查看资源对象的详细信息 整个启动过程和event事件 很重要
# 通过RS创建管理维护的pod  pod的名称都会是nginx-rs-xxxxxx.pod 会在nginx-rs的基础上往后追加一段

# 如果要删除通过RS创建出来的pod资源对象  必须通过删除rs才能删除 因为你去删除pod 但是rs还会维护继续生成指定数量的pod出来  所以归根结底直接删除rs就行
# kubectl delete rs nginx-rs -n default