Kubernetes 控制器：副本集 ReplicaSet

Kubernetes最核心的功能就是编排，而编排操作都是依靠控制器对象来完成的，高级的控制器对象控制基础的控制器对象，基础的控制器对象再去控制 Pod ， Pod 里面再包容器。 Kubernetes 项目里 API 对象的层级结构大概就是这样。前面的文章：( Kubernetes Pod入门指南 ) 已经介绍了 Pod 概念和使用方法，今天我们来介绍管理 Pod 的最基础的一个控制器 ReplicaSet 。

ReplicaSet是什么

光从 ReplicaSet 这个控制器的名字（副本集）也能想到它是用来控制副本数量的，这里的每一个副本就是一个 Pod 。 ReplicaSet 它是用来确保我们有指定数量的 Pod 副本正在运行的 Kubernetes 控制器，意在保证系统当前正在运行的 Pod 数等于期望状态里指定的 Pod 数目。

一般来说， Kubernetes 建议使用 Deployment 控制器而不是直接使用 ReplicaSet ， Deployment 是一个管理 ReplicaSet 并提供 Pod 声明式更新、应用的版本管理以及许多其他功能的更高级的控制器。所以 Deployment 控制器不直接管理 Pod 对象，而是由 Deployment 管理 ReplicaSet ，再由 ReplicaSet 负责管理 Pod 对象。

明白了这个逻辑后就明白为什么要在学习 Deployment 前先来了解 ReplicaSet 这个控制器对象了。

ReplicaSet 怎么管理Pod

ReplicaSet 会通过标签选择器（Label-Selector）管理所有带有与选择器匹配的标签的容器。创建 Pod 时，它会认为所有 Pod 是一样的，是无状态的，所以在创建顺序上不会有先后之分。如果使用相同的标签选择器创建另一个 ReplicaSet ，则之前的 ReplicaSet 会认为是它创建了这些 Pod ，会触发控制循环里的逻辑删掉多余的 Pod ，新的 ReplicSet 又会再次创建 Pod 。双方的当前状态始终不等于期望状态，这就会引发问题，因此确保 ReplicaSet 标签选择器的唯一性这一点很重要。

定义ReplicaSet对象

下面这个配置文件的模板里罗列了定义 ReplicaSet 对象的 YAML 文件内容的主要组成部分：

apiVersion: apps/v1
kind: ReplicaSet   
metadata: 
  name: some-name
  labels:
    app: some-App
    tier: some-Tier
spec: 
  replicas: 3 # 告诉k8s需要多少副本
  Selector: # 用于匹配Pod的标签选择器
    matchLabels:
      tier: someTier
  template:
    metadata:
      labels:
        app: some-App
        tier: someTier
    spec: # 与Pod对象的spec定义类似
      Containers: 

Kubernetes 里所有的 API 对象都由四部分组成：

• apiVersion -- 当前使用的 Kubernetes 的API版本。

• kind -- 你想创建的对象的种类。

• metadata -- 元数据，用于唯一表示当前的对象，比如name、namespace等。

• spec -- 当前对象的指定配置。

但是 ReplicaSet 的spec部分的定义看起来与其他对象的spec定义略有不同。上面的示例中有两个 spec 字段。第一个 spec 声明的是 ReplicaSet 的属性--定义有多少个 Pod 副本（默认将仅部署1个 Pod ）、匹配 Pod 标签的选择器等。第二个 spec 用于 Pod 里的容器属性等配置。

实际上" .spec.template"里的内容就是声明 Pod 对象时要定义的各种属性，所以这部分也叫做PodTemplate（Pod模板） 。还有一个值得注意的地方是：在 .spec.selector 中定义的标签选择器必须能够匹配到 spec.template.metadata.labels 里定义的 Pod 标签，否则 Kubernetes 将不允许创建 ReplicaSet 。

ReplicaSet使用示例

了解了什么是副本集，以及如何编写副本集的声明文件后，接下来我们动手创建一个副本集。在此示例中，我们将通过 replica.yaml 文件创建一个具有3个 Pod 副本的 nginx 应用。

# replica.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: ReplicaSet
metadata:
  name: myapp-replicas
  labels:
    app: myapp
    tier: frontend
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      tier: frontend
    matchExpressions:
      - {key: tier, operator: In, values: [frontend]}
  template:
    metadata:
      labels:
        app: myapp
        tier: frontend
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 80

首先我们运行kubectl create命令使用上面定义的声明文件创建对象。

$ kubectl create -f replica.yaml
replicaset.apps "myapp-replicas" created

接下来通过命令确保副本集创建成功

$ kubectl get replicaset
NAME                            DESIRED   CURRENT   READY     AGE
myapp-replicas                  3         3         3         15s

上面的命令返回显示了 myapp-replicas 副本集部署了三个副本，三个都是就绪状态。接下来我们再看一下每个 Pod 副本的运行状态：

$ kubectl get pod
NAME                            READY     STATUS    RESTARTS   AGE
myapp-replicas-67rkp            1/1       Running   0          33s
myapp-replicas-6kfd8            1/1       Running   0          33s
myapp-replicas-s96sg            1/1       Running   0          33s

所有3个都处于运行状态，重启次数都是0，这意味着目前为止我们的应用程序没有崩溃过。我们还可以 使用 kubectl describe 命令查询副本集对象的详细信息，信息里的 Events 部分详细显示了 ReplicaSet 控制器进行过哪些编排动作。

$ kubectl describe replicaset myapp-replicas
Name:         myapp-replicas
Namespace:    default
Selector:     tier=frontend,tier in (frontend)
Labels:       app=myapp
              tier=frontend
Annotations:  
Replicas:     3 current / 3 desired
Pods Status:  3 Running / 0 Waiting / 0 Succeeded / 0 Failed
Pod Template:
  Labels:  app=myapp
           tier=frontend
  Containers:
   nginx:
    Image:        nginx
    Port:         80/TCP
    Host Port:    0/TCP
    Environment:  
    Mounts:       
  Volumes:        
Events:
  Type    Reason            Age   From                   Message
  ----    ------            ----  ----                   -------
  Normal  SuccessfulCreate  12m   replicaset-controller  Created pod: myapp-replicas-6kfd8
  Normal  SuccessfulCreate  12m   replicaset-controller  Created pod: myapp-replicas-67rkp
  Normal  SuccessfulCreate  12m   replicaset-controller  Created pod: myapp-replicas-s96sg

总结

总体来说 ReplicaSet 需要掌握的基本概念就这么多，从上面的 YAML 文件中我们可以看到，一个 ReplicaSet 对象的定义，其实就是由副本数目的定义和一个 Pod 模板组成的。等下篇文章讲到 Deployment 对象时你就会发现， ReplicaSet 对象定义文件里的内容其实是 Deployment 对象的子集。

实际应用中我们不直接创建使用 ReplicaSet 对象，而是直接使用更高级的控制器对象 Deployment ，由 Deployment 管理 ReplicaSet 。

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