K8S ReplicaSet 原理 & 示例 & HPA扩容

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K8SReplicaSet用于保持一组Pod副本的稳定运行，确保可用性。它与ReplicationController类似但支持更灵活的标签选择器。通常通过Deployments管理，而非直接使用。ReplicaSet通过创建或删除Pod维持指定副本数量，并可配合HorizontalPodAutoscaler实现自动扩容，基于资源利用率动态调整Pod数量。

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K8S ReplicaSet 基本使用

K8S ReplicaSet 对象的作用是在任意时间点保持一组稳定的副本Pod运行，因此，它通常用于保证指定数量的相同Pod的可用性。乍一看， ReplicaSet 对象的定义跟 Replication Controller 并没有什么区别，都是维护Pod运行的副本数量。但是 ReplicaSet 和 Replication Controller唯一的区别是：RS支持标签选择器（后续参数配置中有提到）.

工作原理

K8S ReplicaSe使用配置文件进行对象定义，包括一个选择器，以及关联pod的副本数量，指示它应该维护多少pod副本。指定一个pod模板，根据Pod模板创建的新pod的对象，以满足副本数量标准。然后，ReplicaSet通过根据需要创建和删除Pod来实现其目的，以达到所需的数量。当ReplicaSet需要创建新的Pod时，它使用其Pod模板。

应用场景

ReplicaSet确保在任何给定时间运行指定数量的pod副本。然而Deployments是一个更高级的概念，它管理复制集，并为Pods提供声明性更新以及许多其他有用的功能。因此，我们建议使用Deployments而不是直接使用ReplicaSet，除非您需要自定义更新编排或根本不需要更新。这实际上意味着您可能永远不需要操作ReplicaSet对象：请改用Deployments对象.

演示环境

OS 信息
minikube 版本信息
Kubectl 版本
Dokcer 版本
启动minikube
```
minikube start --driver=docker
```

演示示例

创建配置文件

# 创建 frontend.yaml 文件，内容如下
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
  template:
    metadata:
      labels:
        tier: frontend
    spec:
      containers:
      - name: php-redis
        image: gcr.io/google_samples/gb-frontend:v3

创建集群
```
kubectl apply -f frontend.yaml
```
查看集群状态
```
kubectl get rs
```
查看集群详细状态
```
kubectl describe rs/frontend
```
检查Pod示例信息
```
kubectl get pods | grep frontend
```

验证Pod所属RS信息 - 开发者还可以使用以上Pod实例验证引用的ReplicaSet信息

# 注意 frontend-pts5p 实例名称 需要跟上面三个Pod节点名称一致
kubectl get pods frontend-pts5p -o yaml

在这里插入图片描述

配置参数

跟其它K8S 对象配置一样，创建ReplicaSet对象时，配置文件必须配置apiVersion、kind和 metadata 字段。对于ReplicaSetd对象，kind配置值必须为 ReplicaSet。

当K8S为ReplicaSet创建新的Pod时，Pod实例的命名是以ReplicaSet对象定义中.metadata.name的值为基础,后面跟上随机字符串。
Pod Template

.spec.template 部分定义了 Pod模板信息，该部分需要定义labels标签信息。在frontend.yaml示例中，定义了 label: tier 标签的值为：frontend。对于Pod 模板中重启策略字段 .spec.template.spec.restartPolicy,唯一允许的值为Always，如果不写，则默认为Always。
Pod Selector

配置文件中的 .spec.selector 为标签选择器，该选择器用于选择匹配潜在的Pod，在frontend.yaml示例中，选择器是：
```
matchLabels:
  tier: frontend
```
在 ReplicaSet 对象定义中，.spec.template.metadata.labels 必须跟 spec.selector匹配，否则将拒绝创建对象
RC 副本

用户可以通过设置.spec.replicas参数，来控制pod的运行数量。可以简单理解为该参数控制pod运行实例的节点数，该参数非常重要，如果未指定.spec.creplica，则默认值为1。

RS扩容

ReplicaSet 可以很轻松的实现HA自动扩容伸缩，动态调整RS中的Pod副本的运行数量。K8S支持两种扩容方式

配置扩容

创建配置文件

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

表示当检测到cpu资源利用率超过50%的时候，动态的添加Pod，以满足突发的业务，最大增加到10个Pod实例

创建HPA扩容对象
```
kubectl apply -f ha.yaml
```
查看HPA对象
```
kubectl get hpa
```

脚本扩容

此外kubectl命令行工具还提供相关脚本进行扩容，命令如下

kubectl autoscale rs frontend --max=10 --min=3 --cpu-percent=50