Kubernetes 控制器之 Deployment 介绍(六)

一、Deployment、ReplicaSet、Pod之间的关系

我们接着前面的文章说，如果不清楚的请查看之前的博文：http://blog.51cto.com/wzlinux/2322616

前面我们已经了解到，Kubernetes 通过各种 Controller 来管理 Pod 的生命周期。为了满足不同业务场景，Kubernetes 开发了 Deployment、ReplicaSet、DaemonSet、StatefuleSet、Job 等多种 Controller。我们首先学习最常用的 Deployment。

1、运行 Deployment

先从例子开始，运行一个 Deployment：

kubectl run nginx-deployment --image=nginx:1.7.9 --replicas=2

上面的命令将部署包含两个副本的 Deployment nginx-deployment，容器的 image 为 nginx:1.7.9。

2、查看 Deployment（deploy）

查看刚刚创建的 deployment，其可以简写为deploy。

[root@master ~]# kubectl get deploy
NAME               DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
nginx-deployment   2         2         2            2           4m56s

使用命令kubectl describe deploy查看内部内容。

kubectl describe deploy nginx-deployment

Name:                   nginx-deployment
Namespace:              default
CreationTimestamp:      Thu, 29 Nov 2018 17:47:16 +0800
Labels:                 run=nginx-deployment
Annotations:            deployment.kubernetes.io/revision: 1
Selector:               run=nginx-deployment
Replicas:               2 desired | 2 updated | 2 total | 2 available | 0 unavailable
StrategyType:           RollingUpdate
MinReadySeconds:        0
RollingUpdateStrategy:  25% max unavailable, 25% max surge
Pod Template:
  Labels:  run=nginx-deployment
  Containers:
   nginx-deployment:
    Image:        nginx:1.7.9
    Port:         <none>
    Host Port:    <none>
    Environment:  <none>
    Mounts:       <none>
  Volumes:        <none>
Conditions:
  Type           Status  Reason
  ----           ------  ------
  Available      True    MinimumReplicasAvailable
  Progressing    True    NewReplicaSetAvailable
OldReplicaSets:  <none>
NewReplicaSet:   nginx-deployment-5fd98dbf5f (2/2 replicas created)
Events:
  Type    Reason             Age    From                   Message
  ----    ------             ----   ----                   -------
  Normal  ScalingReplicaSet  6m11s  deployment-controller  Scaled up replica set nginx-deployment-5fd98dbf5f to 2

展示的内容大部分都是描述信息，我们看最后一行，这里告诉我们创建了一个 ReplicaSet nginx-deployment-5fd98dbf5f，Events 是 Deployment 的日志，记录了 ReplicaSet 的启动过程。

通过上面的分析，也验证了 Deployment 通过 ReplicaSet 来管理 Pod 的事实。

3、查看 ReplicaSet（rs）

查看我们有哪些 rs。

[root@master ~]# kubectl get rs
NAME                          DESIRED   CURRENT   READY   AGE
nginx-deployment-5fd98dbf5f   2         2         2       12m

使用命令kubectl describe rs查看其详细信息。

kubectl describe rs nginx-deployment-5fd98dbf5f

Name:           nginx-deployment-5fd98dbf5f
Namespace:      default
Selector:       pod-template-hash=5fd98dbf5f,run=nginx-deployment
Labels:         pod-template-hash=5fd98dbf5f
                run=nginx-deployment
Annotations:    deployment.kubernetes.io/desired-replicas: 2
                deployment.kubernetes.io/max-replicas: 3
                deployment.kubernetes.io/revision: 1
Controlled By:  Deployment/nginx-deployment
Replicas:       2 current / 2 desired
Pods Status:    2 Running / 0 Waiting / 0 Succeeded / 0 Failed
Pod Template:
  Labels:  pod-template-hash=5fd98dbf5f
           run=nginx-deployment
  Containers:
   nginx-deployment:
    Image:        nginx:1.7.9
    Port:         <none>
    Host Port:    <none>
    Environment:  <none>
    Mounts:       <none>
  Volumes:        <none>
Events:
  Type    Reason            Age   From                   Message
  ----    ------            ----  ----                   -------
  Normal  SuccessfulCreate  13m   replicaset-controller  Created pod: nginx-deployment-5fd98dbf5f-8g7nm
  Normal  SuccessfulCreate  13m   replicaset-controller  Created pod: nginx-deployment-5fd98dbf5f-58c4z

我们可以看到Controlled By: Deployment/nginx-deployment，说明此 ReplicaSet 由 Deployment nginx-deployment。
在Events记录了两个副本 Pod 的创建，那我们查看一下 Pod。

4、查看 Pod

查看目前的 Pod。

[root@master ~]# kubectl get pods
NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-deployment-5fd98dbf5f-58c4z   1/1     Running   0          19m
nginx-deployment-5fd98dbf5f-8g7nm   1/1     Running   0          19m

随便选择一个 Pod，查看其详细信息。

kubectl describe pod nginx-deployment-5fd98dbf5f-58c4z

Name:               nginx-deployment-5fd98dbf5f-58c4z
Namespace:          default
Priority:           0
PriorityClassName:  <none>
Node:               node02.wzlinux.com/172.18.8.202
Start Time:         Thu, 29 Nov 2018 17:47:16 +0800
Labels:             pod-template-hash=5fd98dbf5f
                    run=nginx-deployment
Annotations:        <none>
Status:             Running
IP:                 10.244.2.3
Controlled By:      ReplicaSet/nginx-deployment-5fd98dbf5f
Containers:
  nginx-deployment:
    Container ID:   docker://69fa73ed16d634627b69b8968915d9a5704f159206ac0d3b2f1179fa99acd56f
    Image:          nginx:1.7.9
    Image ID:       docker-pullable://nginx@sha256:e3456c851a152494c3e4ff5fcc26f240206abac0c9d794affb40e0714846c451
    Port:           <none>
    Host Port:      <none>
    State:          Running
      Started:      Thu, 29 Nov 2018 17:47:28 +0800
    Ready:          True
    Restart Count:  0
    Environment:    <none>
    Mounts:
      /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount from default-token-sm664 (ro)
Conditions:
  Type              Status
  Initialized       True 
  Ready             True 
  ContainersReady   True 
  PodScheduled      True 
Volumes:
  default-token-sm664:
    Type:        Secret (a volume populated by a Secret)
    SecretName:  default-token-sm664
    Optional:    false
QoS Class:       BestEffort
Node-Selectors:  <none>
Tolerations:     node.kubernetes.io/not-ready:NoExecute for 300s
                 node.kubernetes.io/unreachable:NoExecute for 300s
Events:
  Type    Reason     Age   From                         Message
  ----    ------     ----  ----                         -------
  Normal  Scheduled  20m   default-scheduler            Successfully assigned default/nginx-deployment-5fd98dbf5f-58c4z to node02.wzlinux.com
  Normal  Pulling    20m   kubelet, node02.wzlinux.com  pulling image "nginx:1.7.9"
  Normal  Pulled     20m   kubelet, node02.wzlinux.com  Successfully pulled image "nginx:1.7.9"
  Normal  Created    20m   kubelet, node02.wzlinux.com  Created container
  Normal  Started    20m   kubelet, node02.wzlinux.com  Started container

我们可以看到Controlled By: ReplicaSet/nginx-deployment-5fd98dbf5f，说明此 Pod 是由 ReplicaSet nginx-deployment-5fd98dbf5f 创建的。
Events记录了 Pod 的启动过程。

5、总结

1. 用户通过 kubectl 创建 Deployment。
2. Deployment 创建 ReplicaSet。
3. ReplicaSet 创建 Pod。

从上图也可以看出，对象的命名方式是：子对象的名字 = 父对象名字 + 随机字符串或数字。

二、伸缩

伸缩（Scale Up/Down）是指在线增加或减少 Pod 的副本数。

我们重新创建一下。

[root@master ~]# kubectl run nginx --image=nginx:1.7.9 --replicas=2
deployment.apps/nginx created

[root@master ~]# kubectl get pod -o wide
NAME                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE                 NOMINATED NODE
nginx-699ff78c9-2xxnj   1/1     Running   0          51s   10.244.1.11   node01.wzlinux.com   <none>
nginx-699ff78c9-j5w6c   1/1     Running   0          51s   10.244.3.6    node02.wzlinux.com   <none>

我们把副本数量修改为5个，查看一下。

[root@master ~]# kubectl scale --replicas=5 deploy/nginx
deployment.extensions/nginx scaled

[root@master ~]# kubectl get pod -o wide
NAME                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP            NODE                 NOMINATED NODE
nginx-699ff78c9-2xxnj   1/1     Running   0          2m21s   10.244.1.11   node01.wzlinux.com   <none>
nginx-699ff78c9-4qq9h   1/1     Running   0          18s     10.244.1.12   node01.wzlinux.com   <none>
nginx-699ff78c9-b6dt4   1/1     Running   0          18s     10.244.3.7    node02.wzlinux.com   <none>
nginx-699ff78c9-j5w6c   1/1     Running   0          2m21s   10.244.3.6    node02.wzlinux.com   <none>
nginx-699ff78c9-zhwsz   1/1     Running   0          18s     10.244.3.8    node02.wzlinux.com   <none>

三个新副本被创建并调度到 node01 和 node02 上，出于安全考虑，默认配置下 Kubernetes 不会将 Pod 调度到 Master 节点。如果希望将 master 也当作 Node 使用，可以执行如下命令：

kubectl taint node master node-role.kubernetes.io/master-

如果要恢复 Master Only 状态，执行如下命令：

kubectl taint node master node-role.kubernetes.io/master="":NoSchedule

想要减少副本数量也是同样的方法，指定数量即可，那我们减少到3个副本。

[root@master ~]# kubectl get pod -o wide
NAME                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP            NODE                 NOMINATED NODE
nginx-699ff78c9-2xxnj   1/1     Running   0          2m55s   10.244.1.11   node01.wzlinux.com   <none>
nginx-699ff78c9-4qq9h   1/1     Running   0          52s     10.244.1.12   node01.wzlinux.com   <none>
nginx-699ff78c9-j5w6c   1/1     Running   0          2m55s   10.244.3.6    node02.wzlinux.com   <none>

三、故障转移

目前是五个应用分别运行在两台机器上面，我们把 node02 关闭，造成 node02 出现问题，然后再查看一下 Pod 的情况。

[root@master ~]# kubectl get pod -o wide
NAME                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP            NODE                 NOMINATED NODE
nginx-699ff78c9-2xxnj   1/1     Running   0          8m49s   10.244.1.11   node01.wzlinux.com   <none>
nginx-699ff78c9-4qq9h   1/1     Running   0          6m46s   10.244.1.12   node01.wzlinux.com   <none>
nginx-699ff78c9-j5w6c   1/1     Unknown   0          8m49s   10.244.3.6    node02.wzlinux.com   <none>
nginx-699ff78c9-wqd5k   1/1     Running   0          32s     10.244.1.13   node01.wzlinux.com   <none>

等待一段时间之后，我们看到 node02 上的 Pod 标记为 Unknown 状态，并在 node01 上面新建三个 Pod，维持总副本数为3。

那我们重启把服务器启动起来，正常情况下，如果配置没有问题，服务会自动添加到集群中，我们启动查看状态。

[root@master ~]# kubectl get pod -o wide
NAME                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP            NODE                 NOMINATED NODE
nginx-699ff78c9-2xxnj   1/1     Running   0          14m     10.244.1.11   node01.wzlinux.com   <none>
nginx-699ff78c9-4qq9h   1/1     Running   0          12m     10.244.1.12   node01.wzlinux.com   <none>
nginx-699ff78c9-wqd5k   1/1     Running   0          6m37s   10.244.1.13   node01.wzlinux.com   <none>

当 node02 恢复后，Unknown 的 Pod 会被删除，不过已经运行的 Pod 不会重新调度回 node02。

四、标签

默认配置下，Scheduler 会将 Pod 调度到所有可用的 Node。不过有些情况我们希望将 Pod 部署到指定的 Node，比如将有大量磁盘 I/O 的 Pod 部署到配置了 SSD 的 Node；或者 Pod 需要 GPU，需要运行在配置了 GPU 的节点上。

我们使用mytest.yaml文件创建一个Deployment，内容如下：

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: mytest
  namespace: default
spec:
  replicas: 5
  template:
    metadata:
      labels:
        run: mytest
    spec:
      containers:
      - image: wangzan18/mytest:v1
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        name: mytest

使用下面命令创建应用。

[root@master ~]# kubectl create -f mytest.yaml 
deployment.extensions/mytest created

Kubernetes 是通过 label 来实现这个功能的。label 是 key-value 对，各种资源都可以设置 label，灵活添加各种自定义属性。比如执行如下命令标注 node01 是配置了 SSD 的节点。

kubectl label node node01.wzlinux.com disktype=ssd

然后使用命令kubectl get node --show-labels我们查看。

NAME                 STATUS   ROLES    AGE   VERSION   LABELS
master.wzlinux.com   Ready    master   26h   v1.12.3   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/hostname=master.wzlinux.com,node-role.kubernetes.io/master=
node01.wzlinux.com   Ready    <none>   25h   v1.12.3   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,disktype=ssd,kubernetes.io/hostname=node01.wzlinux.com
node02.wzlinux.com   Ready    <none>   91m   v1.12.3   beta.kubernetes.io/arch=amd64,beta.kubernetes.io/os=linux,kubernetes.io/hostname=node02.wzlinux.com

disktype=ssd 已经成功添加到 node01，除了 disktype，Node 还有几个 Kubernetes 自己维护的 label。

有了disktype这个自定义 label，接下来就可以指定将 Pod 部署到 node01。编辑 mytest.yaml：

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: mytest
  namespace: default
spec:
  replicas: 5
  template:
    metadata:
      labels:
        run: mytest
    spec:
      containers:
      - image: wangzan18/mytest:v1
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        name: mytest
      nodeSelector:
        disktype: ssd

在 Pod 模板的spec里通过nodeSelector指定将此 Pod 部署到具有 label disktype=ssd 的 Node 上。

重新部署 Deployment 并查看 Pod 的运行节点：

[root@master ~]# kubectl apply -f mytest.yaml 
Warning: kubectl apply should be used on resource created by either kubectl create --save-config or kubectl apply
deployment.extensions/mytest configured

[root@master ~]# kubectl get pod -o wide
NAME                      READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE                 NOMINATED NODE
mytest-6f7fbbfdc7-2tr6s   1/1     Running   0          63s   10.244.1.19   node01.wzlinux.com   <none>
mytest-6f7fbbfdc7-5g9tj   1/1     Running   0          61s   10.244.1.21   node01.wzlinux.com   <none>
mytest-6f7fbbfdc7-bnfxv   1/1     Running   0          61s   10.244.1.22   node01.wzlinux.com   <none>
mytest-6f7fbbfdc7-bqzqq   1/1     Running   0          60s   10.244.1.23   node01.wzlinux.com   <none>
mytest-6f7fbbfdc7-v6cqk   1/1     Running   0          63s   10.244.1.20   node01.wzlinux.com   <none>

全部 6 个副本都运行在 node01 上，符合我们的预期。

要删除 label disktype，执行如下命令：

[root@master ~]# kubectl label node node01.wzlinux.com disktype-
node/node01.wzlinux.com labeled

不过此时 Pod 并不会重新部署，依然在 node01 上运行。

除非在mytest.yaml中删除nodeSelector设置，然后通过kubectl apply重新部署。

关于对象资源的设定，大家可以使用命令kubectl explain，比如查看pod中nodeSelector的参数设定，我们可以使用命令 kubectl explain pod.spec.nodeSelector

小问题：手动重新添加到集群

如果因为某些问题，服务不能自动添加到集群中，我们就需要手动重新初始化添加一次。

在 master 节点上面先删除 node02节点。

kubectl delete node node02.wzlinux.com

在 node02 上面 reset。

kubeadm reset

重新使用kubeadm init初始化，但是发现token过期了，我们需要在master节点重新生成token。

[root@master ~]# kubeadm token create
v269qh.2mylwtmc96kd28sq

生成ca-cert-hash sha256的值。

[root@master ~]# openssl x509 -pubkey -in /etc/kubernetes/pki/ca.crt | openssl rsa -pubin -outform der 2>/dev/null | 
>    openssl dgst -sha256 -hex | sed 's/^.* //'
84e50f7beaa4d3296532ae1350330aaf79f3f0d45ec8623fae6cd9fe9a804635

然后在node节点上面重新使用kubeadm init进行添加集群中。