Kubernetes对象之ReplicaSet

学习本节内容之前,希望你已经对Pod有了基本的了解。具体请参考这篇文章:

说到ReplicaSet对象,得先说说ReplicationController(简称为RC)。在旧版本的Kubernetes中,只有ReplicationController对象。它的主要作用是确保Pod以你指定的副本数运行,即如果有容器异常退出,会自动创建新的 Pod 来替代;而异常多出来的容器也会自动回收。可以说,通过ReplicationController,Kubernetes实现了集群的高可用性。

在新版本的 Kubernetes 中建议使用 ReplicaSet(简称为RS )来取代 ReplicationController。ReplicaSet 跟 ReplicationController 没有本质的不同,只是名字不一样,并且 ReplicaSet 支持集合式的 selector(ReplicationController 仅支持等式)。

虽然也 ReplicaSet 可以独立使用,但建议使用 Deployment 来自动管理 ReplicaSet,这样就无需担心跟其他机制的不兼容问题(比如 ReplicaSet 不支持 rolling-update 但 Deployment 支持),并且Deployment还支持版本记录、回滚、暂停升级等高级特性。Deployment 的详细介绍和使用方法参见

1. ReplicationController的创建

ReplicationController和Pod一样,都是Kubernetes中的对象,因此创建方式类似。通过yaml或json描述文件来定义一个ReplicationController对象。一个最简单的ReplicationController的定义如下:

apiVersion: v1
kind: ReplicationController
metadata:
  name: nginx
spec:
  replicas: 3
  selector:
    app: nginx
  template:
    metadata:
      name: nginx
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 80

下面简要解释一下上述ReplicationController描述文件中的关键点:

  • kind字段代表你要新建的对象类型。此处指定为ReplicationController。
  • spec.selector字段指定为你需要管理的Pod的label(label的意义体现在此处)。这儿将spec.selector设置为app: nginx,意味着所有包含label:app: nginx的Pod都将被这个RC管理。
  • spec.replicas字段代表了受此RC管理的Pod,需要运行的副本数。
  • template模块用于定义Pod,包括Pod的名字,Pod拥有的label以及Pod中运行的应用。

上面的RC通过kubectl apply命令创建成功后,Kubernetes会在所有可用的Node上,新建三个Pod。每个Pod都有一个app: nginx的label,并且每个Pod中都运行一个nginx容器。一旦其中某个Pod发生故障停止运行了,Controller Manager都能够及时发现,然后根据当前RC定义,创建出一个新的Pod,从而使包含label:app: nginx的Pod的运行副本数始终为3。

2. ReplicaSet的创建

Kubernetes官方强烈建议避免直接使用ReplicaSet,而应该通过Deployment来创建RS和Pod。

由于ReplicaSet是ReplicationController的代替物,因此用法基本相同,唯一的区别在于ReplicaSet支持集合式的selector。一个典型的RS描述文件如下:

apiVersion: apps/v1
kind: ReplicaSet
metadata:
  name: frontend
  labels:
    app: guestbook
    tier: frontend
spec:
  # this replicas value is default
  # modify it according to your case
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      tier: frontend
    matchExpressions:
      - {key: tier, operator: In, values: [frontend]}
  template:
    metadata:
      labels:
        app: guestbook
        tier: frontend
    spec:
      containers:
      - name: php-redis
        image: gcr.io/google_samples/gb-frontend:v3
        resources:
          requests:
            cpu: 100m
            memory: 100Mi
        env:
        - name: GET_HOSTS_FROM
          value: dns
          # If your cluster config does not include a dns service, then to
          # instead access environment variables to find service host
          # info, comment out the 'value: dns' line above, and uncomment the
          # line below.
          # value: env
        ports:
        - containerPort: 80

以上RS描述文件中,selector除了可以使用matchLabels,还支持集合式的操作:

   matchExpressions:
      - {key: tier, operator: In, values: [frontend]}

3. ReplicSet的使用

3.1 ReplicaSet的删除

使用kubectl delete命令会删除此RS以及它管理的Pod。在Kubernetes删除RS前,会将RS的replica调整为0,等待所有的Pod被删除后,在执行RS对象的删除。

如果希望仅仅删除RS对象(保留Pod),请使用kubectl delete命令时添加--cascade=false选项。

3.2 ReplicaSet的伸缩

通过修改.spec.replicas的值可以实时修改RS运行的Pod数量。

3.3 Horizontal Pod Autoscaler(HPA)

RS可以通过HPA来根据一些运行时指标实现自动伸缩,下面是一个简单的例子:

apiVersion: autoscaling/v1
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
  name: frontend-scaler
spec:
  scaleTargetRef:
    kind: ReplicaSet
    name: frontend
  minReplicas: 3
  maxReplicas: 10
  targetCPUUtilizationPercentage: 50

上面的描述文件会创建一个名为frontend-scaler的HorizontalPodAutoscaler,它会根据CPU的运行参数来对名为frontend的RS进行自动伸缩。

更过关于HPA的信息请参考:

参考文章