k8s 入门 5：工作负载

工作负载是在 Kubernetes 上运行的应用程序。应用运行在 Pod 中，而使用 workload resources 替用户管理一组应用程序。这些负载资源通过配置控制器来确保正确类型、处于运行状态的 Pod 个数是正确的，与用户指定的状态一致。

这些负载资源包括:

• Deployment 和 ReplicaSet
• StatefulSet
• DaemonSet
• Job 和 CronJob
• 第三方资源
• 自定义资源（CRD）

Deployment 和 ReplicaSet

管理无状态应用，所有 Pod 相互等价，可以相互替换。
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。因此，它通常用来保证给定数量的、完全相同的 Pod 的可用性。ReplicaSet 确保任何时间都有指定数量的 Pod 副本在运行。
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。Deployment 为 Pod 和 ReplicaSet 提供声明式的更新能力。

Deployment 的用例：
• 上线 ReplicaSet。
• 滚动更新 Pod。
• 回滚。
• 扩容。
• 暂停。
• 查看状态。

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
  strategy:
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      maxSurge: 1
      maxUnavailable: 1

StatefulSet

管理一个或多个运行相同应用代码、但具有不同身份标识的 Pod。
• 持久存储
• 持久标识符
StatefulSet 为它们的每个 Pod 维护了一个有粘性的 ID。这些 Pod 是基于相同的规约来创建的，但是不能相互替换：无论怎么调度，每个 Pod 都有一个永久不变的 ID。

标识：
• 顺序：有N个副本的 STS 会从 0 到 N-1 编号
• 网络标识： $(服务名称).$ (名字空间).svc.cluster.local
• 存储

场景：
• 稳定的、唯一的网络标识符。
• 稳定的、持久的存储。
• 有序的、优雅的部署和扩缩。
• 有序的、自动的滚动更新。

组成：
• PVC 提供存储
• Headless Service 提供网络标识

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx
  labels:
    app: nginx
spec:
  ports:
  - port: 80
    name: web
  clusterIP: None
  selector:
    app: nginx
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: web
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx # 必须匹配 .spec.template.metadata.labels
  serviceName: "nginx"
  replicas: 3 # 默认值是 1
  minReadySeconds: 10 # 默认值是 0
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx # 必须匹配 .spec.selector.matchLabels
    spec:
      terminationGracePeriodSeconds: 10
      containers:
      - name: nginx
        image: registry.k8s.io/nginx-slim:0.8
        ports:
        - containerPort: 80
          name: web
        volumeMounts:
        - name: www
          mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: www
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      storageClassName: "my-storage-class"
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi

DaemonSet

定义提供节点本地支撑设施的 Pod，如用于集群运维目的，最常见的用途是能够建立其 Pod 与其持久化存储之间的关联。DaemonSet 确保全部（或者某些）节点上运行一个 Pod 的副本。当有节点加入集群时，也会为他们新增一个 Pod 。当有节点从集群移除时，这些 Pod 也会被回收。删除 DaemonSet 将会删除它创建的所有 Pod。

典型用法：
• 在每个节点上运行集群守护进程
• 在每个节点上运行日志收集守护进程
• 在每个节点上运行监控守护进程

如果新的 Pod 无法放在节点上，则默认的调度程序可能会根据新 Pod 的优先级抢占（驱逐）某些现存的 Pod。

apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: fluentd-elasticsearch
  namespace: kube-system
  labels:
    k8s-app: fluentd-logging
spec:
  selector:
    matchLabels:
      name: fluentd-elasticsearch
  template:
    metadata:
      labels:
        name: fluentd-elasticsearch
    spec:
      tolerations:
      # 这些容忍度设置是为了让该守护进程集在控制平面节点上运行
      # 如果你不希望自己的控制平面节点运行 Pod，可以删除它们
      - key: node-role.kubernetes.io/control-plane
        operator: Exists
        effect: NoSchedule
      - key: node-role.kubernetes.io/master
        operator: Exists
        effect: NoSchedule
      containers:
      - name: fluentd-elasticsearch
        image: quay.io/fluentd_elasticsearch/fluentd:v2.5.2
        resources:
          limits:
            memory: 200Mi
          requests:
            cpu: 100m
            memory: 200Mi
        volumeMounts:
        - name: varlog
          mountPath: /var/log
      # 可能需要设置较高的优先级类以确保 DaemonSet Pod 可以抢占正在运行的 Pod
      # priorityClassName: important
      terminationGracePeriodSeconds: 30
      volumes:
      - name: varlog
        hostPath:
          path: /var/log

Job 和 CronJob

定义一些一直运行到结束并停止的任务。可以使用 Job 来定义只需要执行一次并且执行后即视为完成的任务。你可以使用 CronJob 来根据某个排期表来多次运行同一个 Job。

Job 会创建一个或者多个 Pod，并将继续重试 Pod 的执行，直到指定数量的 Pod 成功终止。随着 Pod 成功结束，Job 跟踪记录成功完成的 Pod 个数。当数量达到指定的成功个数阈值时，任务（即 Job）结束。删除 Job 的操作会清除所创建的全部 Pod。挂起 Job 的操作会删除 Job 的所有活跃 Pod，直到 Job 被再次恢复执行。

自动清理:
• ttlSecondsAfterFinished
• CronJob

CronJob 创建基于时隔重复调度的 Job。ronJob 用于执行排期操作，例如备份、生成报告等。一个 CronJob 对象就像 Unix 系统上的 crontab（cron table）文件中的一行。它用 Cron 格式进行编写，并周期性地在给定的调度时间执行 Job。

参考
[1] 工作负载

Protream's Notes

Deployment 和 ReplicaSet

StatefulSet

DaemonSet

Job 和 CronJob

k8s 入门 4：Pod 生命周期与容器探针