--- layout: single title: "Kubernetes中的ReplicationController和ReplicaSet" date: 2021-06-27 00:00:00 +0800 categories: [操作系统, 容器与云原生] tags: [kubectl, ReplicationController, ReplicaSet, scale, Kubernetes] --- ## 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） ```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。 ```yaml apiVersion: v1 kind: ReplicationController metadata: name: kubia spec: replicas: 2 template: ...... ``` ### 创建 ReplicationController 对象 rc 是 ReplicationController 的缩写 ```shell $ kubectl get rc NAME DESIRED CURRENT READY AGE kubia 2 2 1 33s ``` ```shell $ kubectl get pods NAME READY STATUS RESTARTS AGE kubia-j8tth 0/1 ContainerCreating 0 35s kubia-jkt8g 1/1 Running 0 35s ``` ```shell $ 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: Mounts: Volumes: 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。 ```shell $ kubectl delete pod kubia-jkt8g pod "kubia-jkt8g" deleted ``` ```shell $ 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 ``` ```shell $ 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。 ```shell $ kubectl label pod kubia-b42sb app=test --overwrite pod/kubia-b42sb labeled ``` ```shell $ 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 ``` ```shell $ 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 ``` ```shell $ 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 ```shell $ 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。 ```shell $ 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。 ```shell $ kubectl edit rc kubia replicationcontroller/kubia edited ``` 新创建的 Pod 的对象的标签多了 rel=beta ```shell $ 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。 ```shell 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 ```shell $ kubectl scale rc kubia --replicas=5 replicationcontroller/kubia scaled ``` ```shell $ kubectl get rc kubia NAME DESIRED CURRENT READY AGE kubia 5 5 3 62m ``` ```shell $ 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 ```shell $ kubectl scale rc kubia --replicas=2 replicationcontroller/kubia scaled ``` ```shell $ kubectl get rc kubia NAME DESIRED CURRENT READY AGE kubia 2 2 2 68m ``` ```shell $ 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。 ```shell $ 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。 ```shell $ 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 ``` ```shell $ 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。 ```shell $ kubectl delete rc kubia --cascade=false replicationcontroller "kubia" deleted ``` ```shell $ 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） ```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 ```shell $ kubectl apply -f kubia-rs.yaml replicaset.apps/kubia created ``` ```shell $ 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 ```yaml 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 ```