k8s pod调度基础-EW帮帮网

#编写RC文件
vim replicationcontroller-nginx.yaml
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:1.7.9
        ports:
        - containerPort: 80
#创建RC
kubectl apply -f replicationcontroller-nginx.yaml
#查看节点运行状态
kubectl get pod
kubectl get rc
#删除一个pod并立即查看pod状态
kubectl delete -f replicationcontroller-nginx.yaml

2：标签与标签选择器

（1）标签

在 Kubernetes 中，标签（Labels）是附加到资源（如 Pod、Node、Service 等）上的键值对，用于组织、标识和选择资源。标签不提供唯一性，同一标签可以被添加到多个资源上。

示例标签：

app: web-server
env: production
tier: frontend

（2）标签选择器

标签选择器（Label Selectors）是 Kubernetes 中用于过滤和选择资源的表达式。通过标签选择器，可以基于标签的键值对来筛选符合条件的资源。

标签选择器类型：

等式 - based 选择器：使用=、==（相等）或!=（不相等）。
```
app=web-server
env!=development
```
集合 - based 选择器：使用in、notin或exists。
```
tier in (frontend, backend)
env notin (test, staging)
```

（3）标签与标签选择器举例

基于等式的标签选择器

   selector:
   app: nginx

基于集合的标签选择器

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

3：replicaset

ReplicaSet（复制集，RS）是支持基于集合的标签选择器的下一代Replication Controller，它主要用于Deployment协调创建、删除和更新Pod，和Replication Controller唯一的区别是，ReplicaSet支持基于集合的标签选择器。

replicaset的使用示例。

#编写RS文件
vim replicaset-example.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: ReplicaSet
metadata:
  name: frontend
  labels:
    app: guestbook
    tier: frontend
spec:
  # modify replicas 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: nginx:1.7.9
        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

#创建RS
kubectl apply -f replicaset-example.yaml
#查看节点运行状态
kubectl get pod
#删除一个pod并立即查看pod状态
kubectl delete -f replicaset-example.yaml

二：无状态应用管理Deployment

1：什么是无状态

在云计算和微服务架构中，"无状态" 指应用不保存客户端会话数据或请求间的上下文信息。每次请求都被视为独立事件，服务器不会记录之前的交互状态。无状态应用的实例可以独立运行，无需共享状态信息。

2：无状态服务特点

独立性：每个请求都能被任意实例处理，无需依赖其他实例

可扩展性：易于水平扩展，通过增加实例数量提升处理能力

高可用性：单个实例故障不影响整体服务，可快速替换

简化部署：无需考虑状态同步，部署和管理更简单

3：无状态服务的应用场景

Web 前端服务：如静态网站、API 网关

批处理作业：数据处理任务，无需保存中间状态

微服务架构：多数微服务设计为无状态，便于独立扩展

负载均衡场景：请求可随机分发到任意实例

4：Deployment的使用示例。

（1）创建Deployment

下面是一个部署 Nginx 的示例：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
  labels:
    app: nginx
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.14.2
        ports:
        - containerPort: 80

执行命令创建：

kubectl apply -f nginx-deployment.yaml

（2）更新Deployment

将 Nginx 版本更新到 1.16.1：

kubectl set image deployment/nginx-deployment nginx=nginx:1.16.1

或直接编辑配置文件后重新应用：

kubectl edit deployment/nginx-deployment

（3）回滚Deployment

#查看更新历史：
kubectl rollout history deployment/nginx-deployment
#回滚到上一个版本：
kubectl rollout undo deployment/nginx-deployment
#回滚到指定版本：
kubectl rollout undo deployment/nginx-deployment --to-revision=2

（4）扩容Deployment

#将副本数增加到 5：
kubectl scale deployment/nginx-deployment --replicas=5
#通过编辑配置文件：
spec:
  replicas: 5

（5）删除Deployment

kubectl delete deployment nginx-deployment

三：有状态应用管理statefulset

1：什么是有状态

在容器编排领域，"有状态" 指应用需要维护特定的状态信息，这些状态信息与其生命周期密切相关，例如：

唯一的网络标识（如固定的主机名或 IP 地址）
持久化存储（如数据库文件、配置数据）
有序的启动 / 停止顺序
与其他组件的特定关联关系

与无状态应用（如 Web 服务器集群）不同，有状态应用的每个实例都是不可互换的，需要单独管理其状态。

2：有状态服务特点

稳定的网络标识：每个 Pod 都有固定的标识符（如 web-0, web-1），不受重启或迁移影响。

持久化存储：通过 PersistentVolumeClaim (PVC) 绑定持久卷，确保数据不随 Pod 销毁而丢失。

有序部署与扩展：Pod 按顺序创建（从 0 开始递增），且前一个 Pod 就绪后才创建下一个。

有序收缩与删除：Pod 按逆序终止（从最大序号开始），确保数据一致性。

滚动更新：支持按序更新 Pod，可配置更新策略（如并行或顺序）。

3：有状态服务的应用场景

数据库集群：如 MySQL、MongoDB、Elasticsearch，需要固定网络标识和持久化存储。

消息队列：如 Kafka、RabbitMQ，依赖有序节点和数据持久化。

分布式系统：如 ZooKeeper、etcd，需要稳定的成员关系和状态存储。

文件系统：如 NFS、Ceph，需要固定的存储提供者。

任何需要保持会话状态的应用：如用户会话管理、购物车系统等。

4：statefulset的使用示例。

（1）创建statefulset

以下是一个简单的 Nginx StatefulSet 示例，包含固定域名和持久化存储：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx
  labels:
    app: nginx
spec:
  ports:
  - port: 80
    name: web
  clusterIP: None  # Headless Service，用于稳定的网络标识
  selector:
    app: nginx
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: web
spec:
  serviceName: "nginx"  # 指定关联的 Headless Service
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.14.2
        ports:
        - containerPort: 80
          name: web
        volumeMounts:
        - name: www
          mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumeClaimTemplates:  # 持久化存储声明模板
  - metadata:
      name: www
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi

创建命令：

kubectl apply -f statefulset.yaml

（2）扩容statefulset

#将 replicas 从 3 增加到 5：
kubectl scale statefulset web --replicas=5
#直接编辑 StatefulSet：
kubectl edit statefulset web

（3）缩容statefulset

#将 replicas 从 5 减少到 2：
kubectl scale statefulset web --replicas=2

（4）非级联删除statefulset

#仅删除 StatefulSet 控制器，保留 Pod 和 PVC：
kubectl delete statefulset web --cascade=orphan

#此时：

Pods 不会被删除，继续运行
PVC 和 PV 保持不变，数据不会丢失
重新创建同名 StatefulSet 时，会接管现有 Pod

（5）级联删除statefulset

#删除 StatefulSet 及其管理的 Pods，但保留 PVC：
kubectl delete statefulset web
#彻底删除 StatefulSet、Pods 和 PVC：
kubectl delete statefulset web --cascade=foreground
kubectl delete pvc -l app=nginx  # 删除关联的 PVC

四：守护进程集DaemonSet

1：什么是DaemonSet

DaemonSet 是 Kubernetes 中的一种控制器，其核心功能是确保集群中每个（或指定）节点上都运行一个 Pod 副本。当节点加入集群时，DaemonSet 会自动在该节点上部署 Pod；当节点从集群中移除时，Pod 也会被相应删除。这种特性使其适用于需要在每个节点上运行系统级服务的场景，例如：

节点监控代理（如 Prometheus Node Exporter）
日志收集代理（如 Fluentd）
网络插件（如 Calico Node）
存储驱动程序（如 Ceph 客户端）

DaemonSet 的典型特点包括：

节点一致性：确保 Pod 在节点上均匀分布，无需手动管理每个节点的部署。

自动适配节点变化：动态响应集群节点的添加或删除。

无副本数量控制：副本数由节点数量决定，而非手动指定。

2：DaemonSet的使用示例。

apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: node-exporter
  namespace: monitoring
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: node-exporter
  template:
    metadata:
      labels:
        app: node-exporter
    spec:
      containers:
      - name: node-exporter
        image: prom/node-exporter:v1.6.1
        ports:
        - containerPort: 9100
        securityContext:
          privileged: true  # 允许访问节点硬件信息
        volumeMounts:
        - name: proc
          mountPath: /host/proc
        - name: sys
          mountPath: /host/sys
      volumes:
      - name: proc
        hostPath:
          path: /proc
      - name: sys
        hostPath:
          path: /sys
      tolerations:
      - key: node-role.kubernetes.io/master
        operator: Exists
        effect: NoSchedule
      nodeSelector:
        kubernetes.io/os: linux  # 仅在Linux节点部署

关键配置说明：

selector：定义 Pod 的标签选择器，用于匹配模板中的标签。

volumes/volumeMounts：通过hostPath挂载节点的/proc和/sys目录，使 Pod 能访问节点硬件信息。

tolerations：设置容忍度以允许在 Master 节点部署（默认情况下 DaemonSet 不会在 Master 节点运行）。

nodeSelector：指定仅在 Linux 节点上部署 Pod。

五：CronJob

CronJob 是 Kubernetes 中用于管理周期性任务的控制器，类似 Linux 系统中的 crontab，支持按时间计划创建 Job（一次性任务）。典型应用场景包括：

定时备份数据库
周期性数据统计与报表生成
定时清理临时文件
批量任务调度（如每日凌晨同步数据）

1：CronJob的使用示例。

apiVersion: batch/v1
kind: CronJob
metadata:
  name: mysql-backup
  namespace: default
spec:
  schedule: "0 2 * * *"  # 每天凌晨2点执行
  jobTemplate:
    spec:
      template:
        spec:
          containers:
          - name: mysql-backup
            image: mysql:8.0
            env:
            - name: MYSQL_HOST
              value: "mysql-service"
            - name: MYSQL_USER
              value: "backup-user"
            - name: MYSQL_PASSWORD
              valueFrom:
                secretKeyRef:
                  name: mysql-secrets
                  key: password
            - name: BACKUP_DIR
              value: "/backups"
            command: ["/bin/sh", "-c"]
            args:
            - |
              mkdir -p $(BACKUP_DIR)
              mysqldump -h $(MYSQL_HOST) -u $(MYSQL_USER) -p$(MYSQL_PASSWORD) mydatabase > $(BACKUP_DIR)/db_backup_$(date +\%Y\%m\%d).sql
              tar -czf $(BACKUP_DIR)/backup_$(date +\%Y\%m\%d).tar.gz $(BACKUP_DIR)/db_backup_$(date +\%Y\%m\%d).sql
              # 此处可添加上传备份到云存储的命令
          volumes:
          - name: backup-volume
            persistentVolumeClaim:
              claimName: backup-pvc
          restartPolicy: OnFailure
  successfulJobsHistoryLimit: 3  # 保留最近3次成功任务记录
  failedJobsHistoryLimit: 1     # 保留最近1次失败任务记录