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:

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).