Replication Controllers
1. Introduction
当创造了一个新的pod后, Kubernetes会为其自动分配至一个worker node并开始运行. 若pod中的主进程停止运行或所在的worker node不可用, 则pod也不可用. 为此Kubernetes提供了Replication Controller和Deployment来维护pod运行: 当pod中的主进程停止运行或所在的worker node不可用时, Kubernetes会重启或再分配pod到新的worker node. 但若出现异常情况, 例如: 内存溢出, 死锁等导致的进程无响应, Kubernetes不会发觉并重启pod. 因此需要从外部不断检查app的状态.
2 liveness probes
Kubernetes可通过liveness probes来探测container是否运行. 每个pod中的每个container都可指定一个liveness probe来定期执行probe并在probe运行失败后重启container. Liveness probe有三种探测container的方式:
- Probe向container的IP address发送HTTP GET请求. 若probe收到错误的response code或没收到任何response, 则重启container.
- Probe会向container的指定port发起TCP连接请求. 若连接请求失败, 则重启container.
- Probe在container内存执行exec command并检查exit status code. 若exit status code不为0, 则重启container
2.1 Create an HTTP-based liveness probe
当创建pod时, 可为每个pod制定一个liveness probe. 下面例子中probe每隔一段时间(默认为10秒)会对产生的container下**/路径和8080**端口进行HTTP访问.
apiVersion: v1 |
当probe发现container返回错误response code或无响应时会自动重启该container. 当运行kubectl get pods时, RESTARTS一列会显示该pod中的container被重启多少次:
$ kubectl get po kubia-liveness |
通过kubectl describe pod可获得probe更详细的信息:
Name: pod-name |
上述表示当前运行的container之前被终止过, exit code为137 (exit code为128+x, x表示真正的exit code), 也就是9 (由Kubernetes发出的SIGKILL signal).
2.2 Configure additional properties of the liveness probe
每个liveness probe都有属性, 包括:
- initialDelaySeconds: container启动后多少秒后启动probe, 默认为0
- timeoutSeconds: probe发出请求后多少秒内container应回复, 默认为1
- periodSeconds: probe发出请求的间隔时间, 默认为10
- failureThreshold: probe探测到container失败后, 重启container的最大次数, 默认为3, 最小为1.
HTTP probe提供了更多属性:
- host: Hostname, 默认为pod IP
- scheme: 连接container的方式, HTTP或HTTPS, 默认为HTTP
- path: HTTP资源路径
- httpHeaders: HTTP Header
- port: HTTP port, 范围为[1, 65535]
2.3 Create effective liveness probes
Pod中的每个container都应有一个liveness probe检测其状态. 但也要注意, liveness probe只应检测由container内部产生的异常, 而不是外部因素导致的运行错误, 例如: 当使用liveness probe检测server运行状况时, 不应因database导致server的异常让server不断重启.
Liveness probe的设计必须轻量级, 每个container都有自己的资源上限, liveness probe与container共享该资源; 当liveness probe消耗太多CPU时, container则受限于CPU的不足.
即使将failureThreshold设为1, Kubernetes也会在放弃container之前使用probe来多次探测container. 所以使用者不必设计retry loop使用probe.
Probe由worker node上的kubelet管理并实现, 所以当worker node不可用时, probe也不再可用. 为保证pod会被分配到其他worker node上, 需使用ReplicationController或其他方法.
3. ReplicationControllers
ReplicationController作为Kubernetes的一种resource, 能确保pods一直保持运行. 无论是pod停止运行, 或node不可用, ReplicationController都会创造替代的pod. 下图中ReplicationController管理Pod B; 当Node 1不可用时, ReplicationController会在Node 2创建一个Pod B来替代旧的Pod.
3.1 The Operation of a ReplicationController
ReplicationController会通过label selector来监控特定的Pod set并确保这些Pods维持在一定数量. 若当前运行的Pod数量少于目标数量, 则创建Pod; 若当前运行的Pod数量多于目标数量, 则移除部分Pod. 以下操作会导致运行的Pod数量多于目标数量:
- 创建相同类型(Pod的label与ReplicationController的label selector相等)的Pod
- 其他类型的Pod被修改为相同类型
- 目标Pod数量被修改为更小数值
ReplicationmController的运行过程如下:
ReplicationController有三大属性值:
- label selector: ReplicationController管理的Pod范围
- replica count: 被管理的Pod所需的运行数量
- pod template: 创建Pod的模板
Kubernetes允许在ReplicationController运行过程中修改其label selector和pod template, 但并不会影响当前运行的Pod. 例如: label selector被修改后, ReplicationController并不会移除当前pod, 而是放任这些pod继续运行; pod template被修改后, ReplicationController当前管理的pod不会被修改, 之后新建的pod才会遵循修改后的pod template.
ReplicationController对比单独运行Pod, 有以下几点优点:
- 当Pod停止工作时, 确保新的Pod会被创建并持续运行
- 当Node不可用时, 会在其他可用的Node中创建Pod替代
- 提供了一种horizontal scaling of pods
3.2 Create a ReplicationController
ReplicationController同样通过JSON或YAML文件创建:
apiVersion: v1 |
上述YAML文件中ReplicationController使用app=kubia作为label selector, 所有携带该label的Pod都处于ReplicationController的管理之中; ReplicationController会保证随时都有3个该类型的Pod在cluster中运行, 当前运行的Pod数量不足时, 会调用template中的模板创建新的Pod.
注意: 若template中的labels与selector不同, 则ReplicationController会不断创建Pod, 因为所创建的Pod无法满足selector标示的label. 为避免这种情况出现, 可将selector域置空, Kubernetes会自动将Pod template中的labels赋为label selector.
3.3 ReplicationController in action
运行kubectl create创建ReplicationController:
$ kubectl create -f kubia-rc.yaml |
当Pod数量小于目标Pod数量时, ReplicationController会自动创建新的Pod:
$ kubectl delete pod kubia-53thy |
调用kubectl get rc可显示cluster中所有的ReplicationController:
$ kubectl get rc |
以下是node不可用时的情况(本例中共有3个worker nodes, 3个Pods):
----- Disconnect one of worker nodes from the network ----- |
当worker node重新连接后, 其status将会变为Ready, 但Unknown状态的pod将会被删除.
3.4 Move pods in and out of the scope of a ReplicationController
Add Labels to Pods Managed by a ReplicationController
ReplicationController并不会在意pod上的其他label$ kubectl label pod kubia-dmdck type=special
pod "kubia-dmdck" labeled
$ kubectl get pods --show-labels
NAME READY STATUS RESTARTS AGE LABELS
kubia-oini2 1/1 Running 0 11m app=kubia
kubia-k0xz6 1/1 Running 0 11m app=kubia
kubia-dmdck 1/1 Running 0 1m app=kubia,type=specialChange the Labels of a Managed Pod
修改Pod的label可能导致Pod脱离ReplicationController的管理范围, ReplicationController会重新创建一个Pod作为替代$ kubectl label pod kubia-dmdck app=foo --overwrite
pod "kubia-dmdck" labeled
$ kubectl get pods -L app
NAME READY STATUS RESTARTS AGE APP
kubia-2qneh 0/1 ContainerCreating 0 2s kubia
kubia-oini2 1/1 Running 0 20m kubia
kubia-k0xz6 1/1 Running 0 20m kubia
kubia-dmdck 1/1 Running 0 10m fooRemove Pods from ReplicationControllers in Practice
当需要对特定Pod进行操作时, 需将Pod从ReplicationController中移除Change the ReplicationController's label selector
当ReplicationController的selector被修改后, 之前运行的Pod会脱离管理并继续运行, ReplicationController会创建新的Pod来保住replica count. 但绝大多数情况下都不需要修改selector.
3.5 Change the pod template
ReplicationController中的Pod template也可在任何时刻被修改. 修改后不会影响已经运行的Pod, 但ReplicationController之后新建的Pod会遵循新的Pod template.
运行kubectl edit rc
3.6 Horizontally scaling pods
有两种方法改变replica count:
- 调用kubectl scale command直接修改replica count:
$ kubectl scale rc kubia --replicas=<num-of-desired-replicas>
- 调用kubectl edit command修改ReplicationController的YAML definition:
kubectl edit rc kubia
3.7 Delete a ReplicationController
当运行kubectl delete command不仅会删除ReplicationController, 还会删除其管理下的所有pods. 若想在删除ReplicationController的前提下保留其pods, 可加上cascade=false option:
$ kubectl delete rc kubia --cascade=false |
4. ReplicaSet
ReplicaSet作为ReplicationController的增强版, 其具有和ReplicationController相同的功能: 维持cluster中运行replica count个pod. ReplicaSet相比于ReplicationController, 最大的区别在于: ReplicaSet支持set-based selector. 例如: ReplicationController不支持selector中同一key拥有多个value值(例如: env=devel, env=production); ReplicationController也不支持单个key的selector.
apiVersion: apps/v1beta2 |
Label selector是ReplicaSet与ReplicationController在YAML中唯一不同之处. Replica使用matchLabels表示简单的label匹配(与ReplicationController相同), matchExpressions表示更复杂的label匹配. 以下是matchExpressions selector的例子:
selector: |
除了key和value, matchExpressions加入了operator选项表示value的匹配模式:
- In: Pod的value需与ReplicaSet中的其中一个value相同
- NotIn: Pod的value需与ReplicaSet中的所有value不同
- Exists: Pod需拥有和ReplicaSet相同的key, 不可设置value域
- DoesNotExist: Pod不需拥有和ReplicaSet相同的key, 不可设置value域
若同时使用了matchLabels和matchExpressions, 则Pod只要匹配其中一个即可归入该ReplicaSet的管辖内.
5. DaemonSet
ReplicationController和ReplicaSet都可让特定数量的Pod运行在Kubernetes Cluster之中, 但却无法保证Pod被分配到了哪个worker node. 如果需要每个worker node上都运行pod, 例如: 用于收集resource信息的log collector, 则需要DaemonSet.
DaemonSet不需要确认replica count, 因为Pod数量与worker node的数量相关. 当某个worker node不可用时, DaemonSet不会重新创建worker node上的pod.
除了label selector, DaemonSet还提供了node selector, 可以确保pod在哪些worker node上进行. 下面的DaemonSet只会在具有disk: ssd label的worker node上创建Pod:
apiVersion: apps/v1beta2 |
以下是DaemonSet的运行结果:
当worker node移除或修改app: ssd label后, DaemonSet会删除该worker node上的Pod:
$ kubectl label node minikube disk=hdd --overwrite |
6. Job
Job作为Kubernetes的一种resource, 会在Pod被中断或所在的worker node不可用时自动重启. 但与ReplicaSet和ReplicationController不同的是, Job管理的Pod在成功运行后会自行结束, 而不是继续创建新的Pod重新执行. 下面是worker node不可用时发生的情况:
6.1 Define a Job resource
Pod默认情况下restartPolicy为Always, 但Job所管理的Pod必须显式标记restartPolicy为OnFailure或Never.
apiVersion: batch/v1 |
6.2 Job in a Pod
$ kubectl get jobs |
注意: kubectl get必须加上**--show-all或-a**时才能显示已完成的Pod.
6.3 Run Multiple Pod Instance in a Job
Job还包含两个属性:
- completions: 需要多少个Pod执行
- parallelism: 同一时刻可运行多少个Pod
通过设置这两个属性, 可实现串行或并行运行Job:
- Run Job Pods Sequentially
当Job需要多个Pod运行且未设置parallelism时, Job会一个个创建Pod并等待其运行完毕apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
name: multi-completion-batch-job
spec:
completions: 5
template:
... - Run Job Pods in Parallel
当Job需要多个Pod运行且设置了parallelism时, Job会同时运行多个PodapiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
name: multi-completion-batch-job
spec:
completions: 5
parallelism: 2
template:
...
调用kubectl scale command会修改Job的parallelism值, 不会修改completions值. 通过设置spec.activeDeadlineSeconds值可规定Pod超过运行时长后自动终止.
7. CronJob
Job虽然可执行单个或多个Pod并等待其完成, 但无法规定Pod在某个特定时刻运行. CronJob作为Kubernetes的一种resource, 具有定时执行功能, 精确到秒. 假设我们需要每隔15分钟执行一次Job:
apiVersion: batch/v1beta1 |
CronJob中schedule域分为5个值:
- Minute
- Hour
- Day of month
- Month
- Day of week
若需每个月第一天每隔30分钟执行一次, 可设置为"0, 30 * 1 * *"; 若需每个周日的3AM执行, 可设置为"0 3 * * 0". 一般来说, Pod的创建会比规定的时间晚一点, 若对Pod的执行时刻有严格限制, 可在YAML文件中设置startingDeadlineSeconds. 例如:
apiVersion: batch/v1beta1 |
上述例子中, 若Pod没有在10:30:15之前创建Pod, 则本次job不会运行并直接标记为Failed