Kubernetes中的ReplicationController和ReplicaSet

目录

• ReplicationController
  • 控制器的协调流程
  • ReplicationController 的三个主要部分
  • 编写 ReplicationController 的YAML文件（kubia-rc.yaml）
  • 创建 ReplicationController 对象
  • 将 Pod 对象移出 ReplicationController 的管理
    • metadata.ownerReferences
  • 修改 Pod 模板
    • 配置 kubectl edit 使用不同的文本编辑器
  • 水平缩放 Pod
  • 删除 ReplicationController 对象
• ReplicaSet
  • 编写 ReplicaSet 的YAML文件（kubia-rs.yaml）
  • 创建 ReplicaSet 对象
  • 更富表达能力的标签选择器 matchExpressions

ReplicationController

保证 Pod 对象始终处于期望的运行状态。不管 Pod 因何种原因消失（节点从集群消失或pod从节点中逐出）。

控制器的协调流程

LOOP

1. 通过标签选择器匹配 Pod
2. 比较匹配的数量与期望的副本数量
   • 少了。使用当前的模板创建 Pod
   • 多了。删除超出数量的 Pod
   • 等于。

ReplicationController 的三个主要部分

• selector, 标签选择器
• replicas, 副本个数
• template, Pod 模板

编写 ReplicationController 的YAML文件（kubia-rc.yaml）

apiVersion: v1
kind: ReplicationController
metadata:
  name: kubia
spec:
  selector:
    app: kubia
  replicas: 2
  template:
    metadata:
      labels:
        app: kubia 
    spec:
      containers:
      - name: kubia 
        image: wangjunjian/kubia:latest 
        ports:
        - containerPort: 8080

★ 可以不指定标签选择器（selector），它会自动根据 Pod 模板中的标签设置。

apiVersion: v1
kind: ReplicationController
metadata:
  name: kubia
spec:
  replicas: 2
  template:
    ......

创建 ReplicationController 对象

rc 是 ReplicationController 的缩写

$ kubectl get rc
NAME    DESIRED   CURRENT   READY   AGE
kubia   2         2         1       33s

$ kubectl get pods
NAME          READY   STATUS              RESTARTS   AGE
kubia-j8tth   0/1     ContainerCreating   0          35s
kubia-jkt8g   1/1     Running             0          35s

$ kubectl describe rc kubia
Name:         kubia
Namespace:    kubia
Selector:     app=kubia
Labels:       app=kubia
Annotations:  Replicas:  2 current / 2 desired
Pods Status:  1 Running / 1 Waiting / 0 Succeeded / 0 Failed
Pod Template:
  Labels:  app=kubia
  Containers:
   kubia:
    Image:        wangjunjian/kubia:latest
    Port:         8080/TCP
    Host Port:    0/TCP
    Environment:  <none>
    Mounts:       <none>
  Volumes:        <none>
Events:
  Type    Reason            Age    From                    Message
  ----    ------            ----   ----                    -------
  Normal  SuccessfulCreate  2m42s  replication-controller  Created pod: kubia-jkt8g
  Normal  SuccessfulCreate  2m42s  replication-controller  Created pod: kubia-j8tth

当删除 Pod 对象后，ReplicationController 会自动创建新的 Pod 对象来满足期望的副本个数。

$ kubectl delete pod kubia-jkt8g 
pod "kubia-jkt8g" deleted

$ kubectl get pods
NAME          READY   STATUS              RESTARTS   AGE
kubia-b42sb   0/1     ContainerCreating   0          6s
kubia-j8tth   1/1     Running             0          7m25s
kubia-jkt8g   1/1     Terminating         0          7m25s

$ kubectl get rc
NAME    DESIRED   CURRENT   READY   AGE
kubia   2         2         1       7m33s

将 Pod 对象移出 ReplicationController 的管理

通过修改标签的值，当不满足 ReplicationController 的标签选择器，Pod 对象的数量少于期望个数，便会自动创建新的 Pod。这项操作对于有问题的 Pod 或者要对其进行测试会比较有用。

$ kubectl label pod kubia-b42sb app=test --overwrite
pod/kubia-b42sb labeled

$ kubectl get pods
NAME          READY   STATUS              RESTARTS   AGE
kubia-b42sb   1/1     Running             0          10m
kubia-j8tth   1/1     Running             0          18m
kubia-rjfqq   0/1     ContainerCreating   0          6s

$ kubectl get pods --show-labels
NAME          READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
kubia-b42sb   1/1     Running   0          12m   app=test
kubia-j8tth   1/1     Running   0          19m   app=kubia
kubia-rjfqq   1/1     Running   0          89s   app=kubia

$ kubectl get pods -L app
NAME          READY   STATUS    RESTARTS   AGE    APP
kubia-b42sb   1/1     Running   0          12m    test
kubia-j8tth   1/1     Running   0          20m    kubia
kubia-rjfqq   1/1     Running   0          2m2s   kubia

metadata.ownerReferences

被 ReplicationController 管理的 Pod 对象，Pod 对象的 YAML 配置中 metadata.ownerReferences 属性会引用 ReplicationController 对象，通过 kubectl edit 命令可以查看到。移出的 Pod 对象相应的 metadata.ownerReferences 属性也会被删除。

修改 Pod 模板

$ kubectl edit rc kubia
replicationcontroller/kubia edited

使用默认的文本编辑器打开 ReplicationController 的 YAML 配置。找到 Pod 模板部分，在其中加入一个新的标签 rel: beta，保存退出。

通过查看当前运行的 Pod 对象，发现并没有改变，这是因为 Pod 模板的修改只对新创建的 Pod 对象起作用。

$ kubectl get pods --show-labels 
NAME          READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
kubia-j8tth   1/1     Running   0          43m   app=kubia
kubia-rjfqq   1/1     Running   0          25m   app=kubia

现在修改一下 Pod 的副本个数为3试试。

$ kubectl edit rc kubia
replicationcontroller/kubia edited

新创建的 Pod 的对象的标签多了 rel=beta

$ kubectl get pods --show-labels 
NAME          READY   STATUS              RESTARTS   AGE   LABELS
kubia-j8tth   1/1     Running             0          51m   app=kubia
kubia-rjfqq   1/1     Running             0          33m   app=kubia
kubia-wft2k   0/1     ContainerCreating   0          10s   app=kubia,rel=beta

配置 kubectl edit 使用不同的文本编辑器

可以通过编辑环境变量 KUBE_EDITOR 来告诉 kubectl 使用期望的文本编辑器。可以执行以下命令或者将它放入 ~/.bashrc文件中，就可以使用 nano 来编辑 Kubernetes 资源的 YAML 配置。

export KUBE_EDITOR="/usr/bin/nano"

水平缩放 Pod

上面使用的 kubectl edit 来编辑 ReplicationController 的 YAML 配置，修改 replicas 属性。还可以通过命令 kubectl scale 来完成。

扩容

$ kubectl scale rc kubia --replicas=5
replicationcontroller/kubia scaled

$ kubectl get rc kubia
NAME    DESIRED   CURRENT   READY   AGE
kubia   5         5         3       62m

$ kubectl get pods --show-labels
NAME          READY   STATUS              RESTARTS   AGE   LABELS
kubia-2f95m   0/1     ContainerCreating   0          4s    app=kubia,rel=beta
kubia-j8tth   1/1     Running             0          62m   app=kubia
kubia-rjfqq   1/1     Running             0          44m   app=kubia
kubia-wft2k   1/1     Running             0          11m   app=kubia,rel=beta
kubia-wnmp5   0/1     ContainerCreating   0          4s    app=kubia,rel=beta

缩容

$ kubectl scale rc kubia --replicas=2
replicationcontroller/kubia scaled

$ kubectl get rc kubia
NAME    DESIRED   CURRENT   READY   AGE
kubia   2         2         2       68m

$ kubectl get pods --show-labels
NAME          READY   STATUS        RESTARTS   AGE     LABELS
kubia-2f95m   1/1     Terminating   0          4m42s   app=kubia,rel=beta
kubia-j8tth   1/1     Running       0          67m     app=kubia
kubia-rjfqq   1/1     Running       0          49m     app=kubia
kubia-wft2k   1/1     Terminating   0          16m     app=kubia,rel=beta
kubia-wnmp5   1/1     Terminating   0          4m42s   app=kubia,rel=beta

删除 ReplicationController 对象

ReplicationController 管理的 Pod 对象也会被删除。

$ kubectl delete rc kubia
replicationcontroller "kubia" deleted

Pod kubia-b42sb 是之前移出 ReplicationController 管理的，需要手动删除。

$ kubectl get pods
NAME          READY   STATUS        RESTARTS   AGE
kubia-b42sb   1/1     Running       0          75m
kubia-j8tth   1/1     Terminating   0          83m
kubia-rjfqq   1/1     Terminating   0          65m

$ kubectl delete pod kubia-b42sb
pod "kubia-b42sb" deleted

使用 --cascade=false 删除 ReplicationController 对象时，可以不删除管理的 Pod 对象。

$ kubectl delete rc kubia --cascade=false
replicationcontroller "kubia" deleted

$ kubectl get pods
NAME          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
kubia-dg7kd   1/1     Running   0          4m3s
kubia-q7dfr   1/1     Running   0          4m3s

ReplicaSet

ReplicaSet 是新一代的 ReplicationController，增强了 Pod 选择器的表达能力。

编写 ReplicaSet 的YAML文件（kubia-rs.yaml）

apiVersion: apps/v1
kind: ReplicaSet
metadata:
  name: kubia
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: kubia
  replicas: 2
  template:
    metadata:
      labels:
        app: kubia 
    spec:
      containers:
      - name: kubia 
        image: wangjunjian/kubia:latest 
        ports:
        - containerPort: 8080

• apps 后续 Kubernetes 版本中引入的其它资源，被分为几个API组。在核心API组中不需要在 apiVersion 中指定。如果不知道如何写，可以通过 kubectl explain rs 来查看。
• matchLabels 可以达到 ReplicationController 中标签选择器一样的效果。

创建 ReplicaSet 对象

$ kubectl apply -f kubia-rs.yaml 
replicaset.apps/kubia created

$ kubectl get all
NAME              READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/kubia-dg7kd   1/1     Running   0          18m
pod/kubia-q7dfr   1/1     Running   0          18m

NAME                    DESIRED   CURRENT   READY   AGE
replicaset.apps/kubia   2         2         2       22s

这里可以看到之前没有删除的 Pod 对象被 ReplicaSet 管理起来了，因为使用的是同样的标签。

更富表达能力的标签选择器 matchExpressions

• In: 标签值必须与 values 中的一个匹配。
• NotIn: 标签值与 values 中的任何一个都不匹配。
• Exists: pod 必须包含一个指定的标签名，不应指定 values 属性。
• DoesNotExists: pod 不包含指定的标签名，不应指定 values 属性。

matchExpressions 可以指定多个表达式，也可以同时使用 matchLabels 和 matchExpressions。

下面使用 matchExpressions 重新改写 ReplicaSet 的 YAML 配置

apiVersion: apps/v1
kind: ReplicaSet
metadata:
  name: kubia
spec:
  selector:
    matchExpressions:
      - key: app
        operator: In
        values:
          - kubia
  replicas: 2
  template:
    metadata:
      labels:
        app: kubia 
    spec:
      containers:
      - name: kubia 
        image: wangjunjian/kubia:latest 
        ports:
        - containerPort: 8080