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最新推荐文章于 2025-01-21 09:36:24 发布

小鲸鱼大梦想

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分类专栏： Kubernetes 文章标签： kubernetes 学习运维容器云原生

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ReplicaSet是Kubernetes中用于维护Pod副本数量的控制器，它保证了指定数量的Pod副本始终运行。工作原理包括通过选择器选择Pod，根据需要创建或删除Pod以保持期望的副本数。建议使用Deployment而非直接使用ReplicaSet，因为Deployment提供了更多的功能，如滚动更新。ReplicaSet与ReplicationController相似，但RS支持更复杂的选择器。在实际操作中，通常通过编写Deployment来管理Pod的生命周期。

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1. ReplicaSet 基础概念

1.1 RS 是什么？

ReplicaSet 的目的是维护一组在任何时候都处于运行状态的 Pod 副本的稳定集合

保证给定数量、完全相同的 Pod 的可用性

打一个比方

我们以前进行 Deployment 部署的时候，存在这个字段信息：

  replicas: 5  ## 5个副本
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx

上面就意味着我们要部署的副本数是5

1.2 RS 工作原理

通过以下字段来进行一个定义：

用来识别可获取的 Pod 的集合的选择算符，这个选择算符是可以写复杂表达式的
用来标明应用维护的副本个数的数值：比如 replicas: 5
用来指定应该创建新 Pod 的模板

每个 ReplicaSet 都通过根据需要创建和删除 Pod 以使得副本个数达到期望值

1.3 什么时候使用 RS

ReplicaSet 确保任何时间都有指定数量的 Pod 副本在运行。然而，Deployment 是一个更高级的概念，它管理 ReplicaSet，并向 Pod 提供声明式的更新以及许多其他有用的功能。因此，建议使用 Deployment 而不是直接使用 ReplicaSet，除非你需要自定义更新业务流程或根本不需要更新。

1.4 RS 示例

怎么写还是直接使用 kubectl explain rs

这是一个测试用例

###rs-demo.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: ReplicaSet  ##资源类型
metadata:  ## 元数据信息
  name: nginx
  labels:
    app: nginx
    tier: frontend
spec:  ## RS期望状态
  replicas: 3  ## 副本数
  selector:
    matchLabels:  ##标签选择算符
      app: nginx
  template:  ##pod模块
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx

启动测试

一些便捷的查询

##当前被部署的 ReplicaSet
kubectl get rs

##查看 ReplicaSet 的状态
kubectl describe rs nginx

##查看Pod的属主引用(信息被设置在 metadata 的 ownerReferences 字段中)
kubectl get pods nginx-klt65  -o yaml

1.5 非模板 Pod 的获得

RS 也不会局限于拥有在其模板（.spec.template）设置的 Pod，它也可以管理创建的裸 Pod

我先创建了一个 rs

apiVersion: apps/v1
kind: ReplicaSet  ##资源类型
metadata:  ## 元数据信息
  name: nginx
  labels:
    tier: frontend
spec:  ## RS期望状态
  replicas: 5  ## 副本数
  selector:
    matchLabels:  ##标签选择算符
      app: nginx
  template:  ##pod模块
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: pod1
        image: nginx

我这里运行了一个裸的 pod

###pod1.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod
  labels:
    app: nginx
spec:
  containers:
  - name: pod
    image: php:5-apache

我们查看一下状态

总结如下：

上面的 Pod，虽然没有控制器，但是标签与 RS 的选择算符匹配，它会立即被 RS 获取
新的 Pod 被 RS 获取，并立即被 RS 终止，因为它的存在会使得 RS 中超过期望值

如果先创建 Pod 再创建 RS 观察下

[root@k8s-01 k8s-yaml]# kubectl apply -f pod1.yaml
pod/pod created
[root@k8s-01 k8s-yaml]# kubectl apply -f  rs-demo.yaml
replicaset.apps/nginx created
[root@k8s-01 k8s-yaml]#

总结如下：

RS 已经获得了该 Pod，并仅根据其规约创建新的 Pod，直到新的 Pod 和原来的 Pod 的总数达到其预期个数。
采用这种方式，一个 RS 中可以包含异质的 Pod 集合

1.6 编写 RS

我们一般不会在实际工作直接编写 RS 资源，而是编写 Deploment 资源来替代 RS ,但是实际副本数控制依然是 RS

编写清单参考：

https://kubernetes.io/zh-cn/docs/concepts/workloads/controllers/replicaset/#how-a-replicaset-works

1.7 使用 RS

删除 RS 和其 Pod

##删除rs和pod
kubectl delete -f

只是删除 RS

##只删除RS
kubectl delete -f  rs-demo.yaml --cascade=orphan

一旦删除了原来的 ReplicaSet，就可以创建一个新的来替换它。由于新旧 ReplicaSet 的 .spec.selector 是相同的，新的 ReplicaSet 将接管老的 Pod。但是，它不会努力使现有的 Pod 与新的、不同的 Pod 模板匹配。若想要以可控的方式更新 Pod 的规约，可以使用 Deployment 资源，因为 ReplicaSet 并不直接支持滚动更新。

从 RS 中隔离 Pod

可以通过改变标签来从 ReplicaSet 中移除 Pod。这种技术可以用来从服务中去除 Pod，以便进行排错、数据恢复等。以这种方式移除的 Pod 将被自动替换（假设副本的数量没有改变）。

扩缩 RS

通过更新 .spec.replicas 字段，ReplicaSet 可以被轻松地进行扩缩。ReplicaSet 控制器能确保匹配标签选择器的数量的 Pod 是可用的和可操作的。

在缩的时候，一般性算法：

首先选择剔除悬决（Pending，且不可调度）的各个 Pod
如果设置了 controller.kubernetes.io/pod-deletion-cost 注解，则注解值较小的优先被裁减掉
所处节点上副本个数较多的 Pod 优先于所处节点上副本较少者
如果 Pod 的创建时间不同，最近创建的 Pod 优先于早前创建的 Pod 被裁减

**RS 可被用于 HPA **

1.8 RS 替代方案

上面已经说过很多次了，我们一般不直接使用 RS，而是推荐使用 Deploy

Deployment 是一个可以拥有 ReplicaSet 并使用声明式方式在服务器端完成对 Pod 滚动更新的对象。尽管 ReplicaSet 可以独立使用，目前它们的主要用途是提供给 Deployment 作为编排 Pod 创建、删除和更新的一种机制。当使用 Deployment 时，你不必关心如何管理它所创建的 ReplicaSet，Deployment 拥有并管理其 ReplicaSet。因此，建议在需要 ReplicaSet 时使用 Deployment

2. ReplicaSet 与 ReplicationController

2.1 关于 RS、RC

RC（ReplicationController）：副本控制器

RS（ReplicaSet）：副本集

RC：老版

RS：新版

ReplicaSet 是 ReplicationController 的后继者。二者目的相同且行为类似，只是 ReplicationController 不支持标签用户指南中讨论的基于集合的选择算符需求。因此，相比于 ReplicationController，应优先考虑 ReplicaSet

2.2 两者的选择器区别

对于RS

kubectl explain rs.spec.selector

matchLabels：匹配标签
matchExpressions：匹配表达式

kubectl explain rs.spec.selector.matchExpressions

匹配复杂的表达式的场景来说
- 我现在匹配了一个key-value形式为“app=nginx”
  - 如果 operator 值为 In：只要 Pod 标签的值有 nginx，就会被匹配
  - 如果 operator 值为 NotIn：只要 Pod 标签的值不是 nginx，就会被匹配
  - 如果 operator 值为 Exists：只要 Pod 标签能匹配到，不用管值多少，就会被匹配
  - 如果 operator 值为 DoesNotExist：只要 Pod 标签没有匹配到，不管值多少，就会被匹配