k8s控制器

摘要：K8s 控制器是集群工作负载的核心，用来维持 Pod 期望状态。 ReplicaSet

目录：Deployment、DaemonSet、Job、CronJob 五大常用控制器，包含 yaml 配置、命令操作、滚动更新、暂停恢复、定时任务

一、什么是 K8s 控制器

Pod 是 K8s 最小调度单元，但自主 Pod 故障退出后不会自动重建。控制器就是用来管理 Pod，持续保证集群内 Pod 维持用户定义的期望状态。控制器通过标签选择器（label selector）关联 Pod，对比期望状态与实际状态，出现差异就自动调谐修复。

常用 5 种控制器：

1. ReplicaSet：维护指定副本 Pod，底层组件，不建议直接使用
2. Deployment：管理无状态应用，封装 ReplicaSet，支持滚动更新、回滚、扩缩容，生产最常用
3. DaemonSet：每个节点运行一份 Pod 实例，多用于日志采集、监控 agent
4. Job：一次性批处理任务，保证任务成功执行完成
5. CronJob：定时任务，基于 cron 表达式周期性创建 Job 执行任务

控制器	核心作用	典型场景
ReplicaSet	维持固定数量 Pod 副本	Deployment 底层依赖，不单独使用
Deployment	无状态应用部署、滚动升级回滚	Web 服务、API 后端
DaemonSet	每个节点运行一个 Pod	filebeat、node-exporter 节点代理
Job	一次性任务执行	数据迁移、批量处理
CronJob	周期性定时任务	数据库定时备份、日志清理

二、ReplicaSet 控制器

ReplicaSet 核心作用：保证集群中持续运行 N 个 Pod 副本；没有版本更新、回滚能力，实际生产不建议直接创建 RS，优先使用 Deployment。

1. 编写 yaml 配置 repset.yml

[root@k8s-master ~]# kubectl create deployment webcluster --image myapp:v1  --dry-run=client -o yaml  > repset.yml
[root@k8s-master ~]#  vim repset.yml
apiVersion: apps/v1
kind: ReplicaSet
metadata:
  labels:
    app: webcluster
  name: webcluster
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: webcluster
#  strategy: {}
  template:
    metadata:
      labels:
        app: webcluster
    spec:
      containers:
      - image: myapp:v1
        name: myapp

2. 执行创建与监控

#应用资源
[root@k8s-master ~]# kubectl apply -f repset.yml
replicaset.apps/webcluster created

#新开终端实时观察pod标签状态
root@k8s-master ~]# watch -n 1 kubectl get pods   --show-labels

Every 1.0s: kubectl get pods --show-labels                                                                                k8s-master: Tue Aug 25 21:24:22 2026

NAME               READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
webcluster-fr7vk   1/1     Running   0          93s   app=webcluster
webcluster-lcxxc   1/1     Running   0          93s   app=webcluster

3. 副本扩缩容操作

#副本扩容到4
[root@k8s-master ~]# kubectl  scale replicaset webcluster --replicas 4
replicaset.apps/webcluster scaled

Every 1.0s: kubectl get pods --show-labels                                                                                k8s-master: Tue Aug 25 21:25:55 2026

NAME               READY   STATUS    RESTARTS   AGE    LABELS
webcluster-bp6kz   1/1     Running   0          20s    app=webcluster
webcluster-fr7vk   1/1     Running   0          3m6s   app=webcluster
webcluster-glc4k   1/1     Running   0          20s    app=webcluster
webcluster-lcxxc   1/1     Running   0          3m6s   app=webcluster



#缩容到2
[root@k8s-master ~]# kubectl  scale replicaset webcluster --replicas 0
replicaset.apps/webcluster scaled

very 1.0s: kubectl get pods --show-labels                                                                                k8s-master: Tue Aug 25 21:26:42 2026

No resources found in default namespace.

修改 yaml 文件中replicas数值，再执行kubectl apply -f repset.yml同样完成副本调整。

注意：ReplicaSet 只管理副本数量，修改镜像不会触发 Pod 版本更新，这也是为什么生产环境使用 Deployment。

[root@k8s-master ~]# vim repset.yml 
spec:
  replicas: 4

[root@k8s-master ~]# kubectl apply -f reset.yml 
replicaset.apps/webcluster configured
[root@k8s-master ~]# watch -n 1 kubectl get pods   --show-labels


Every 1.0s: kubectl get pods --show-labels                                                                                k8s-master: Tue Aug 25 21:31:54 2026

NAME               READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
webcluster-2l4rq   1/1     Running   0          15s   app=webcluster
webcluster-6tgd2   1/1     Running   0          15s   app=webcluster
webcluster-cmj2z   1/1     Running   0          15s   app=webcluster
webcluster-ggtbd   1/1     Running   0          15s   app=webcluster

三、Deployment 控制器

Deployment 构建在 ReplicaSet 之上，是无状态应用首选控制器。能力包含副本管理、滚动更新、版本回滚、更新暂停恢复；每一次版本变更会生成新 ReplicaSet，旧 RS 保留用于回滚。

1. 创建 Deployment dep.yml

[root@k8s-master ~]# kubectl create deployment webcluster --image myapp:v1  --dry-run=client -o yaml  > dep.yml
[root@k8s-master ~]# vim dep.yml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  labels:
    app: webcluster
  name: webcluster
spec:
  minReadySeconds: 5
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: webcluster
#  strategy: {}
  template:
    metadata:
      labels:
        app: webcluster
    spec:
      containers:
      - image: myapp:v1
        name: myapp

[root@k8s-master ~]# kubectl apply -f dep.yml
deployment.apps/webcluster created

#同时监控pod和replicaset状态
[root@k8s-master ~]#  watch -n 1 " kubectl get pods   --show-labels;echo ====;kubectl get replicasets.apps"

Every 1.0s:  kubectl get pods   --show-labels;echo ====;kubectl get replicasets.apps                                      k8s-master: Tue Aug 25 21:38:19 2026

NAME               READY   STATUS    RESTARTS   AGE     LABELS
webcluster-2l4rq   1/1     Running   0          6m40s   app=webcluster
webcluster-ggtbd   1/1     Running   0          6m40s   app=webcluster
====
NAME         DESIRED   CURRENT   READY   AGE
webcluster   2         2         2	 15m

2. 暴露 Service 访问服务

#创建service，端口80，容器端口80
[root@k8s-master ~]# kubectl expose deployment webcluster --port 80 --target-port 80
service/webcluster exposed

#查看service详情
root@k8s-master ~]# kubectl describe  services webcluster
Name:                     webcluster
Namespace:                default
Labels:                   app=webcluster
Annotations:              <none>
Selector:                 app=webcluster
Type:                     ClusterIP
IP Family Policy:         SingleStack
IP Families:              IPv4
IP:                       10.101.56.123
IPs:                      10.101.56.123
Port:                     <unset>  80/TCP
TargetPort:               80/TCP
Endpoints:                10.244.2.14:80,10.244.2.13:80
Session Affinity:         None
Internal Traffic Policy:  Cluster
Events:                   <none>

#集群内访问
[root@k8s-master ~]# curl 10.101.56.123
Hello MyApp | Version: v1 | <a href="hostname.html">Pod Name</a>

3. 版本升级与回滚

修改 yaml 中镜像版本，执行 apply 触发滚动更新。 升级镜像为 v2：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  labels:
    app: webcluster
  name: webcluster
spec:
  minReadySeconds: 5
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: webcluster
#  strategy: {}
  template:
    metadata:
      labels:
        app: webcluster
    spec:
      containers:
      - image: myapp:v2  #升级为版本2
        name: myapp

[root@k8s-master ~]# kubectl apply -f dep.yml
deployment.apps/webcluster configured
[root@k8s-master ~]# curl 10.101.56.123
Hello MyApp | Version: v2 | <a href="hostname.html">Pod Name</a>

回滚，把镜像改回myapp:v1再次 apply 即可。

提示：除修改 yaml，也可以使用kubectl set image deployment webcluster myapp=myapp:v2快速更新镜像。

4. 滚动更新策略配置

滚动更新两个核心参数：

• maxSurge：更新期间允许超出期望副本的最大 Pod 数量，可以数字或百分比
• maxUnavailable：更新期间最多允许不可用 Pod 数量，数字或百分比；两者默认都是 25%Kubernetes。

修改 dep.yml 自定义更新策略：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  labels:
    app: webcluster
  name: webcluster
spec:
  minReadySeconds: 5
  replicas: 6
  selector:
    matchLabels:
      app: webcluster
  strategy:
    rollingUpdate:
      maxSurge: 1                                       #更新时pod数量最多比期望值多一个
      maxUnavailable: 0                         #不能使用pod数量比期望值数量多0
  template:
    metadata:
      labels:
        app: webcluster
    spec:
      containers:
      - image: myapp:v1                
        name: myapp


[root@k8s-master ~]# kubectl apply -f dep.yml
deployment.apps/webcluster configured
#查看deployment更新策略
[root@k8s-master ~]#  kubectl describe deployments.apps webcluster

RollingUpdateStrategy:  25% max unavailable, 25% max surge

5. 更新暂停与恢复

场景：多次修改配置，希望全部修改完成后再一次性执行发布。

#查看发布历史
[root@k8s-master ~]# kubectl rollout history deployment webcluster
deployment.apps/webcluster 
REVISION  CHANGE-CAUSE
2         <none>
3         <none>


#暂停滚动更新
[root@k8s-master ~]#  kubectl rollout pause deployment webcluster
deployment.apps/webcluster paused
#修改镜像为v2，apply，此时不会执行滚动更新
[root@k8s-master ~]# vim dep.yml
  containers:
      - image: myapp:v2
        name: myapp
[root@k8s-master ~]# kubectl apply -f dep.yml
deployment.apps/webcluster configured


#恢复更新，才真正执行版本发布
root@k8s-master ~]#  kubectl rollout resume deployment webcluster
deployment.apps/webcluster resumed
[root@k8s-master ~]# kubectl rollout history deployment webcluster
deployment.apps/webcluster 
REVISION  CHANGE-CAUSE
3         <none>
4         <none>

四、DaemonSet 控制器

DaemonSet 特性：集群每一个节点上运行一个 Pod 副本；新增节点加入集群，会自动在新节点创建 Pod；节点删除自动清理 Pod。不设置 replicas，副本数等于匹配标签的节点数量。适合日志采集、监控代理组件。

root@k8s-master ~]# kubectl create deployment daemonset --image myapp:v1 --dry-run=client -o yaml  > daemonset.yml
[root@k8s-master ~]# vim daemonset.yml
apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  labels:
    app: daemonset
  name: daemonset
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: daemonset
  template:
    metadata:
      labels:
        app: daemonset
    spec:
      containers:
      - image: myapp:v1
        name: myapp

#另外开启一个主机node3，并设定在初始化集群时的所有设定确保所有服务的开启
#在master中重新生成集群主机注册时需要的token
[root@k8s-master ~]# kubeadm token create  --print-join-command
kubeadm join 172.25.254.100:6443 --token jitysk.3uo82ejy6bt8doz3 --discovery-token-ca-cert-hash sha256:bb480a79316ad10f529e7cd4627508daca68c39e6c5a3fe1671bbdb92a9ff87a 

root@k8s-master ~]# kubectl apply -f daemonset.yml
daemonset.apps/daemonset created

[root@node3 ~]#  kubeadm join 172.25.254.100:6443 --token jitysk.3uo82ejy6bt8doz3 --discovery-token-ca-cert-hash sha256:bb480a79316ad10f529e7cd4627508daca68c39e6c5a3fe1671bbdb92a9ff87a --cri-socket  unix:///var/run/cri-dockerd.sock
#当node3加入集群后会在node3中立即群星指定的pod，其原因是因为运行了daemonset
#查看pod，可以看到每个node节点启动一个pod
[root@k8s-master ~]# kubectl get pods -o wide

五、Job 控制器

Job 控制器用于一次性批处理任务，保证任务 Pod 成功完成。Pod 执行成功退出标记 Completed；失败则重启创建新 Pod 重试，直到任务达成目标完成数。

• completions：需要成功完成任务总数量

• parallelism：并发执行数量

• backoffLimit：失败最大重试次数

• restartPolicy：一次性任务一般配置Never或OnFailure，不能用 Always。

  [root@k8s-master ~]# kubectl create job job --image perl:5.34.0 --dry-run=client -o yaml > job.yml
  [root@k8s-master ~]# vim job.yml

  apiVersion: batch/v1
  kind: Job
  metadata:
  name: testjob
  spec:
  completions: 6
  parallelism: 2
  backoffLimit: 4
  template:
  spec:
  containers:
  - image: busybox
  name: testjob
  command: ["/bin/sh", "-c"]
  args:
  - |
  echo this is testjob message
  sleep 10
  restartPolicy: Never

  root@k8s-master ~]# kubectl apply -f job.yml
  job.batch/testjob created

  #查看job状态
  [root@k8s-master ~]# kubectl get jobs
  NAME STATUS COMPLETIONS DURATION AGE
  testjob Running 2/6 15s 15s

  #查看任务pod日志
  [root@k8s-master ~]# kubectl logs pods/testjob-42xrv
  this is testjob message

六、CronJob 控制器

CronJob 实现定时任务，类似 Linux crontab，按照 cron 表达式定时创建 Job 对象执行任务。

root@k8s-master ~]# kubectl create cronjob cronjob --image busybox  --schedule "* * * * *" --dry-run=client -o yaml > cronjob.yml
[root@k8s-master ~]# vim cronjob.yml

apiVersion: batch/v1
kind: CronJob
metadata:
  name: cronjob
spec:
  jobTemplate:
    metadata:
      name: cronjob
    spec:
      template:
        spec:
          containers:
          - image: busybox
            name: cronjob
            command:
              - /bin/sh
              - -c
              - echo "hello timinglee"
          restartPolicy: OnFailure
  schedule: '* * * * *'

root@k8s-master ~]# kubectl apply -f cronjob.yml
cronjob.batch/cronjob created

#查看cronjob资源
[root@k8s-master ~]#  kubectl get cronjobs.batch
NAME      SCHEDULE    TIMEZONE   SUSPEND   ACTIVE   LAST SCHEDULE   AGE
cronjob   * * * * *   <none>     False     0        <none>          5s

#查看定时任务输出日志
[root@k8s-master ~]# kubectl logs cronjob-29794455-4n26w 
hello timinglee

cron 表达式格式：分 时 日 月 周。

七、控制器总结

1. ReplicaSet 只负责副本数量维护，无升级回滚，生产直接使用 Deployment；
2. Deployment 面向无状态业务，底层管理 ReplicaSet，掌握滚动更新参数 maxSurge、maxUnavailable，支持暂停发布；
3. DaemonSet 保证每个节点运行一份 Pod，多用于节点级代理程序；
4. Job 执行一次性批任务，CronJob 定时调度 Job 执行周期任务；
5. 控制器核心逻辑：对比 etcd 中期望状态与集群实际状态，不断调谐，保证业务符合预期