ReplicaSet

最后更新于: 2025-12-06 17:39:04

ReplicaSet

1、ReplicaSet

假如我们现在有一个 Pod 正在提供线上的服务，我们来想想一下我们可能会遇到的一些场景：

某次运营活动非常成功，网站访问量突然暴增
运行当前 Pod 的节点发生故障了，Pod 不能正常提供服务了

第一种情况，可能比较好应对，活动之前我们可以大概计算下会有多大的访问量，提前多启动几个 Pod 副本，活动结束后再把多余的 Pod 杀掉，虽然有点麻烦，但是还是能够应对这种情况的。

第二种情况，可能某天夜里收到大量报警说服务挂了，然后起来打开电脑在另外的节点上重新启动一个新的 Pod，问题可以解决。

但是如果我们都人工的去解决遇到的这些问题，似乎又回到了以前刀耕火种的时代了是吧？如果有一种工具能够来帮助我们自动管理 Pod 就好了，Pod 挂了自动帮我在合适的节点上重新启动一个 Pod，这样是不是遇到上面的问题我们都不需要手动去解决了。

而 ReplicaSet 这种资源对象就可以来帮助我们实现这个功能，**ReplicaSet（RS）** 的主要作用就是维持一组 Pod 副本的运行，保证一定数量的 Pod 在集群中正常运行，ReplicaSet 控制器会持续监听它所控制的这些 Pod 的运行状态，在 Pod 发送故障数量减少或者增加时会触发调谐过程，始终保持副本数量一致。

💘 实战：ReplicaSet测试-2022.12.14（成功测试）

实验环境

11、win10,vmwrokstation虚机；
22、k8s集群：3台centos7.6 1810虚机，2个master节点,1个node节点 
3   k8s version：v1.20
4   CONTAINER-RUNTIME：containerd:v1.6.10

实验软件（无）
编写资源清单

和 Pod 一样我们仍然还是通过 YAML 文件来描述我们的 ReplicaSet 资源对象，如下 YAML 文件是一个常见的 ReplicaSet 定义：

 1# nginx-rs.yaml
 2apiVersion: apps/v1
 3kind: ReplicaSet
 4metadata:
 5  name:  nginx-rs
 6  namespace: default
 7spec:
 8  replicas: 3  # 期望的 Pod 副本数量，默认值为1
 9  selector:  # Label Selector，必须匹配Pod模板中的标签。
10    matchLabels:
11      app: nginx
12  template:  # Pod 模板
13    metadata: #Pod名称会根据rs的name自动生成
14      labels:
15        app: nginx #一定要包含上面的 matchLabels里面的标签。
16    spec:
17      containers:
18      - name: nginx
19        image: nginx:latest # latest标签最好别用在线上
20        ports:
21        - containerPort: 80

上面的 YAML 文件结构和我们之前定义的 Pod 看上去没太大两样，有常见的 apiVersion、kind、metadata，在 spec 下面描述 ReplicaSet 的基本信息，其中包含3个重要内容：

replias：表示期望的 Pod 的副本数量
selector：Label Selector，用来匹配要控制的 Pod 标签，需要和下面的 Pod 模板中的标签一致
template：Pod 模板，实际上就是以前我们定义的 Pod 内容，相当于把一个 Pod 的描述以模板的形式嵌入到了 ReplicaSet 中来。

Pod 模板这个概念非常重要，因为后面我们讲解到的大多数控制器，都会使用 Pod 模板来统一定义它所要管理的 Pod。更有意思的是，我们还会看到其他类型的对象模板，比如Volume 的模板等。

上面就是我们定义的一个普通的 ReplicaSet 资源清单文件，ReplicaSet 控制器会通过定义的 Label Selector 标签去查找集群中的 Pod 对象：

我们直接来创建上面的资源对象：

1[root@master1 ~]#kubectl apply -f nginx-rs.yaml
2replicaset.apps/nginx-rs created
3[root@master1 ~]#kubectl get rs
4NAME       DESIRED   CURRENT   READY   AGE
5nginx-rs   3         3         3       46s

通过查看 RS 可以看到当前资源对象的描述信息，包括DESIRED、CURRENT、READY的状态值。

创建完成后，可以利用如下命令查看下 Pod 列表：

1[root@master1 ~]#kubectl get po -l app=nginx
2NAME             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
3nginx-rs-7btxg   1/1     Running   0          82s
4nginx-rs-gfhzx   1/1     Running   0          82s
5nginx-rs-v8rrb   1/1     Running   0          82s

可以看到现在有 3 个 Pod，这 3 个 Pod 就是我们在 RS 中声明的 3 个副本，比如我们删除其中一个 Pod：

1[root@master1 ~]#kubectl delete pod nginx-rs-v8rrb
2pod "nginx-rs-v8rrb" deleted

然后再查看 Pod 列表：

1[root@master1 ~]#kubectl get po -l app=nginx
2NAME             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
3nginx-rs-7btxg   1/1     Running   0          2m28s
4nginx-rs-gfhzx   1/1     Running   0          2m28s
5nginx-rs-xxplf   1/1     Running   0          28s

可以看到又重新出现了一个 Pod，这个就是上面我们所说的 ReplicaSet 控制器为我们做的工作，我们在 YAML 文件中声明了 3 个副本，然后现在我们删除了一个副本，就变成了两个，这个时候 ReplicaSet 控制器监控到控制的 Pod 数量和期望的 3 不一致，所以就需要启动一个新的 Pod 来保持 3 个副本，这个过程上面我们说了就是调谐的过程。

同样可以查看 RS 的描述信息来查看到相关的事件信息：

 1[root@master1 ~]#kubectl describe rs nginx-rs
 2Name:         nginx-rs
 3Namespace:    default
 4Selector:     app=nginx
 5Labels:       <none>
 6Annotations:  <none>
 7Replicas:     3 current / 3 desired
 8Pods Status:  3 Running / 0 Waiting / 0 Succeeded / 0 Failed
 9Pod Template:
10  Labels:  app=nginx
11  Containers:
12   nginx:
13    Image:        nginx
14    Port:         80/TCP
15    Host Port:    0/TCP
16    Environment:  <none>
17    Mounts:       <none>
18  Volumes:        <none>
19Events:
20  Type    Reason            Age    From                   Message
21  ----    ------            ----   ----                   -------
22  Normal  SuccessfulCreate  3m31s  replicaset-controller  Created pod: nginx-rs-v8rrb
23  Normal  SuccessfulCreate  3m31s  replicaset-controller  Created pod: nginx-rs-7btxg
24  Normal  SuccessfulCreate  3m31s  replicaset-controller  Created pod: nginx-rs-gfhzx
25  Normal  SuccessfulCreate  91s    replicaset-controller  Created pod: nginx-rs-xxplf
26[root@master1 ~]#

可以发现最开始通过 ReplicaSet 控制器创建了 3 个 Pod，后面我们删除了 Pod 后， ReplicaSet 控制器又为我们创建了一个 Pod，和上面我们的描述是一致的。

如果这个时候我们把 RS 资源对象的 Pod 副本更改为 2 spec.replicas=2，这个时候我们来更新下资源对象：

 1[root@master1 ~]#vim nginx-rs.yaml
 2……
 3spec:
 4  8   replicas: 2 #修改pod副本数为2
 5  9   selector:
 6 10     matchLabels:
 7 11       app: nginx
 8……
 9[root@master1 ~]#kubectl apply -f nginx-rs.yaml
10replicaset.apps/nginx-rs configured
11[root@master1 ~]#
12
13[root@master1 ~]#kubectl get rs
14NAME       DESIRED   CURRENT   READY   AGE
15nginx-rs   2         2         2       5m38s
16[root@master1 ~]#kubectl describe rs nginx-rs
17Name:         nginx-rs
18Namespace:    default
19Selector:     app=nginx
20Labels:       <none>
21Annotations:  <none>
22Replicas:     2 current / 2 desired
23Pods Status:  2 Running / 0 Waiting / 0 Succeeded / 0 Failed
24Pod Template:
25  Labels:  app=nginx
26  Containers:
27   nginx:
28    Image:        nginx
29    Port:         80/TCP
30    Host Port:    0/TCP
31    Environment:  <none>
32    Mounts:       <none>
33  Volumes:        <none>
34Events:
35  Type    Reason            Age    From                   Message
36  ----    ------            ----   ----                   -------
37  Normal  SuccessfulCreate  5m43s  replicaset-controller  Created pod: nginx-rs-v8rrb
38  Normal  SuccessfulCreate  5m43s  replicaset-controller  Created pod: nginx-rs-7btxg
39  Normal  SuccessfulCreate  5m43s  replicaset-controller  Created pod: nginx-rs-gfhzx
40  Normal  SuccessfulCreate  3m43s  replicaset-controller  Created pod: nginx-rs-xxplf
41  Normal  SuccessfulDelete  19s    replicaset-controller  Deleted pod: nginx-rs-xxplf
42[root@master1 ~]#

可以看到 Replicaset 控制器在发现我们的资源声明中副本数变更为 2 后，就主动去删除了一个 Pod，这样副本数就和期望的始终保持一致了：

1[root@master1 ~]#kubectl get po -l app=nginx
2NAME             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
3nginx-rs-7btxg   1/1     Running   0          6m12s
4nginx-rs-gfhzx   1/1     Running   0          6m12s

我们可以随便查看一个 Pod 的描述信息可以看到这个 Pod 的所属控制器信息：

 1[root@master1 ~]#kubectl get po -l app=nginx
 2NAME             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
 3nginx-rs-7btxg   1/1     Running   0          6m50s
 4nginx-rs-gfhzx   1/1     Running   0          6m50s
 5[root@master1 ~]#kubectl describe pod nginx-rs-gfhzx
 6Name:         nginx-rs-gfhzx
 7Namespace:    default
 8Priority:     0
 9Node:         node2/172.29.9.53
10Start Time:   Mon, 08 Nov 2021 21:30:03 +0800
11Labels:       app=nginx
12Annotations:  <none>
13Status:       Running
14IP:           10.244.2.13
15IPs:
16  IP:           10.244.2.13
17Controlled By:  ReplicaSet/nginx-rs #从这里可以看到，这个pod是被ReplicaSet/nginx-rs控制；
18……
19[root@master1 ~]#

另外被 ReplicaSet 持有的 Pod 有一个 **metadata.ownerReferences** **指针指向当前的 ReplicaSet，表示当前 Pod 的所有者，这个引用主要会被集群中的垃圾收集器使用以清理失去所有者的 Pod 对象。**这个 ownerReferences 和数据库中的外键是不是非常类似。可以通过将 Pod 资源描述信息导出查看：

 1[root@master1 ~]#kubectl get po -l app=nginx
 2NAME             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
 3nginx-rs-7btxg   1/1     Running   0          8m48s
 4nginx-rs-gfhzx   1/1     Running   0          8m48s
 5
 6[root@master1 ~]#kubectl edit pod nginx-rs-gfhzx
 7或者
 8[root@master1 ~]#kubectl get po nginx-rs-gfhzx -oyaml
 9  ownerReferences:
10  - apiVersion: apps/v1
11    blockOwnerDeletion: true
12    controller: true
13    kind: ReplicaSet
14    name: nginx-rs
15    uid: e1b9d63b-6be5-4a9f-b565-1d8eea92c727

我们可以看到 Pod 中有一个 metadata.ownerReferences 的字段指向了 ReplicaSet 资源对象。如果要彻底删除 Pod，我们就只能删除 RS 对象：

1[root@master1 ~]#kubectl delete rs nginx-rs
2replicaset.apps "nginx-rs" deleted
3[root@master1 ~]#kubectl get rs,pod
4No resources found in default namespace.
5[root@master1 ~]#
6
7或者：执行 kubectl delete -f nginx-rs.yaml
8
9或者：你如果想彻底删除pod，就需要把rs给删除掉或者把rs里的副本数改为0；

这就是 ReplicaSet 对象的基本使用。

注意，我们直接修改nginx-rs.yaml里的镜像版本后，是没办法改变pod里的镜像版本的，即：RS不支持应用的更新操作。

 1# 查看当前应用镜像版本
 2[root@master1 ~]#kubectl get po -l app=nginx
 3NAME             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
 4nginx-rs-dfkqr   1/1     Running   0          38s
 5nginx-rs-ml7gc   1/1     Running   0          38s
 6nginx-rs-p2p6q   1/1     Running   0          38s
 7[root@master1 ~]#kubectl get po ginx-rs-dfkqr -oyaml
 8……
 9  spec:
10    containers:
11    - image: nginx:latest
12……
13[root@master1 ~]#kubectl get rs nginx-rs -oyaml
14……
15  spec:
16    containers:
17    - image: nginx:latest
18……
19
20
21#来执行一次更新应用操作
22[root@master1 ~]#vim nginx-rs.yaml
23……
24    spec:
25      containers:
26      - name: nginx
27        image: nginx:1.7.9 # 修改为1.7.9
28……
29然后执行apply操作：
30[root@master1 ~]#kubectl apply -f nginx-rs.yaml 
31replicaset.apps/nginx-rs configured
32
33
34#观察效果
35#可以看到，pod并没有被重建，且其nginx镜像版本未发生变化
36[root@master1 ~]#kubectl get po -l app=nginx
37NAME             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
38nginx-rs-dfkqr   1/1     Running   0          4m55s
39nginx-rs-ml7gc   1/1     Running   0          4m55s
40nginx-rs-p2p6q   1/1     Running   0          4m55s
41[root@master1 ~]#kubectl get po nginx-rs-dfkqr -oyaml
42……
43spec:
44  containers:
45  - image: nginx:latest
46……
47[root@master1 ~]#kubectl get rs
48NAME       DESIRED   CURRENT   READY   AGE
49nginx-rs   3         3         3       5m52s
50#rs导出的资源清单里pod模板里的惊险版本发生了变化。
51[root@master1 ~]#kubectl get rs -oyaml
52……
53spec:
54        containers:
55        - image: nginx:1.7.9
56……

实验到此结束。😘

Replication Controller（了解即可）

Replication Controller 简称 RC，实际上 RC 和 RS 的功能几乎一致，RS 算是对 RC 的改进，目前唯一的一个区别就是 RC 只支持基于等式的 selector（env=dev或environment!=qa），但 RS 还支持基于集合的 selector（version in (v1.0, v2.0)），这对复杂的运维管理就非常方便了。

比如上面资源对象如果我们要使用 RC 的话，对应的 selector 是这样的：

1selector:
2  app: nginx

RC 只支持单个 Label 的等式，而 RS 中的 Label Selector 支持 matchLabels 和 matchExpressions 两种形式：

 1selector:
 2  matchLabels:
 3    app: nginx
 4
 5---
 6selector:
 7  matchExpressions:  # 该选择器要求 Pod 包含名为 app 的标签
 8  - key: app
 9    operator: In
10    values:  # 并且标签的值必须是 nginx
11    - nginx