K8s Q A ReplicaSets

ReplicaSet

ReplicaSet гарантирует, что определенное количество экземпляров подов (Pods) будет запущено в кластере Kubernetes в любой момент времени. Давайте разберемся!

Сразу стоит сказать, что Deployment представляет собой абстракцию более высокого уровня, которая управляет ReplicaSets и предоставляет расширенный функционал управления контейнерами.

ReplicaSet - это следующее поколение Replication Controller. Единственная разница между ReplicaSet и Replication Controller - это поддержка селектора. ReplicaSet поддерживает множественный выбор в селекторе, тогда как Replication Controller поддерживает в селекторе только выбор на основе равенства.

Различия между Replication Controller, ReplicaSet и Deployment рассмотрены в отдельной статье.

Как и для всех других API-объектов Kubernetes, для определения ReplicaSet в yaml-файле нужны поля apiVersion, kind и metadata. Кроме того, в ReplicaSet также должна присутствовать секция .spec.

Далее, в секции .spec обязательно должна присутствовать вложенная секция .spec.template - шаблон пода (Pod). Он имеет точно такой же формат, как описание пода (Pod) без секций apiVersion и kind. Кроме обязательных полей, в секции .spec.template при описании ReplicaSet нужно указывать соответствующие метки (.spec.template.metadata.labels) и политику перезапуска (единственным допустимым значением для .spec.template.spec.restartPolicy является Always, которое соответствует значению по умолчанию).

Секция .spec.selector описывает селектор меток. ReplicaSet управляет всеми подами (Pods) с метками, которые соответствуют описанному селектору - неважно, создавались ли эти поды самим ReplicaSet, другим процессом (например, деплойментом) или администратором вручную. Такой подход позволяет изменять ReplicaSet, не затрагивая запущенные поды в кластере.

При описании ReplicaSet стоит указать, сколько экземпляров подов должно работать одновременно (а иначе какой смысл в использовании ReplicaSet), установив параметр .spec.replicas. Если этого не сделать, то будет запущен только один экземпляр пода - .spec.replicas по умолчанию равно единице.

ReplicaSet может сам иметь метки - они должны быть установлены в разделе .metadata.labels. Как правило, их нужно устанавливать по аналогии с установкой меток в секции .spec.template.metadata.labels, но сами метки могут быть разными, потому что .metadata.labels не влияют на поведение ReplicaSet.

Пример описания ReplicaSet:

apiVersion: apps/v1
kind: ReplicaSet
metadata:
  name: frontend
  labels:
    app: guestbook
    tier: frontend
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      tier: frontend
    matchExpressions:
      - {key: tier, operator: In, values: [frontend]}
  template:
    metadata:
      labels:
        app: guestbook
        tier: frontend
    spec:
      containers:
      - name: php-redis
        image: gcr.io/google_samples/gb-frontend:v3
        resources:
          requests:
            cpu: 100m
            memory: 100Mi
        env:
        - name: GET_HOSTS_FROM
          value: env
        ports:
        - containerPort: 80
Предложенный манифест можно сохранить в файл frontend.yaml и запустить в кластере Kubernetes с помощью утилиты командной строки:

kubectl create -f frontend.yaml
Просмотреть детальное состояние запущенного выше ReplicaSet можно с помощью команды kubectl describe rs/frontend, результат выполнения команды будет примерно следующим:

Name:		frontend
Namespace:	default
Selector:	tier=frontend,tier in (frontend)
Labels:		app=guestbook
		tier=frontend
Annotations:	<none>
Replicas:	3 current / 3 desired
Pods Status:	3 Running / 0 Waiting / 0 Succeeded / 0 Failed
Pod Template:
  Labels:       app=guestbook
                tier=frontend
  Containers:
   php-redis:
    Image:      gcr.io/google_samples/gb-frontend:v3
    Port:       80/TCP
    Requests:
      cpu:      100m
      memory:   100Mi
    Environment:
      GET_HOSTS_FROM:   env
    Mounts:             <none>
  Volumes:              <none>
Events:
  FirstSeen    LastSeen    Count    From                SubobjectPath    Type        Reason            Message
  ---------    --------    -----    ----                -------------    --------    ------            -------
  1m           1m          1        {replicaset-controller }             Normal      SuccessfulCreate  Created pod: frontend-qhloh
  1m           1m          1        {replicaset-controller }             Normal      SuccessfulCreate  Created pod: frontend-dnjpy
  1m           1m          1        {replicaset-controller }             Normal      SuccessfulCreate  Created pod: frontend-9si5l
Для удаления ReplicaSet и всех его подов, нужно использовать команду kubectl delete .... При этом утилита kubectl выполнит масштабирование количества реплик до нуля, дождется удаления каждого пода и удалит сам ReplicaSet. При использовании REST API все три шага нужно выполнять отдельно и в правильной очередности.

Есть возможность удалить ReplicaSet, не затрагивая ни один из его подов, для этого следует использовать kubectl delete с дополнительным параметром --cascade=false.

Поды (Pods) могут быть удалены из набора ReplicaSet путем изменения их меток - этот вариант может пригодиться при отладке, восстановлении данных и т. д. Поды, которые удаляются таким образом, будут автоматически заменены (при условии, что количество реплик в наборе ReplicaSet также не изменяется).

ReplicaSet можно легко масштабировать (вверх или вниз), просто меняя значение поля .spec.replicas.

Стоит отметить, что наборы ReplicaSet могут использоваться для горизонтального масштабирования подов (автоскейлинга, HPA). Пример настройки такого масштабирования (в зависимости от использования CPU) для созданного ранее ReplicaSet будет выглядеть так:
<PRE>
apiVersion: autoscaling/v1
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
  name: frontend-scaler
spec:
  scaleTargetRef:
    kind: ReplicaSet
    name: frontend
  minReplicas: 3
  maxReplicas: 10
  targetCPUUtilizationPercentage: 50

Сохраняем предложенный манифест в файл hpa-rs.yaml и запускаем его в кластере Kubernetes:

kubectl create -f hpa-rs.yaml Альтернативы использования ReplicaSet:

Deployment (рекомендуемый); Job (для подов, которые должны “завершаться” самостоятельно после выполнения определенной задачи); DaemonSet (для запуска подов на каждой ноде кластера).