Kubernetes是一個(gè)開(kāi)源的容器編排平臺(tái)，旨在自動(dòng)化部署、擴(kuò)展和管理容器化應(yīng)用。Kubernetes 的核心組件之一是控制器（Controller），它負(fù)責(zé)確保集群中的實(shí)際狀態(tài)與用戶(hù)定義的期望狀態(tài)一致?？刂破魇?nbsp;Kubernetes 控制平面的一個(gè)重要組成部分，通過(guò)持續(xù)監(jiān)控集群的狀態(tài)并執(zhí)行必要的操作來(lái)維護(hù)集群的健康和穩(wěn)定。

控制器的工作原理

控制器基于控制循環(huán)（Control Loop）工作，這是一種反饋機(jī)制，用于持續(xù)對(duì)比當(dāng)前狀態(tài)和期望狀態(tài)，并采取措施將兩者保持一致?？刂破鞯幕玖鞒倘缦拢?/p>

• 觀察：控制器通過(guò) API 服務(wù)器獲取集群的當(dāng)前狀態(tài)。
• 分析：將當(dāng)前狀態(tài)與期望狀態(tài)進(jìn)行對(duì)比。
• 行動(dòng)：如果當(dāng)前狀態(tài)與期望狀態(tài)不符，控制器會(huì)執(zhí)行必要的操作（如創(chuàng)建、更新或刪除資源）以達(dá)到期望狀態(tài)。

常見(jiàn)的 Kubernetes 控制器

1.Deployment 控制器

Deployment 控制器是一種用于管理應(yīng)用部署的高級(jí)工具。它提供滾動(dòng)更新、回滾和擴(kuò)展等功能，使用戶(hù)能夠輕松地更新應(yīng)用版本，并在更新過(guò)程中保持服務(wù)的高可用性。通過(guò) Deployment，用戶(hù)只需聲明目標(biāo)狀態(tài)，Deployment 控制器會(huì)自動(dòng)對(duì) ReplicaSet 進(jìn)行操作，以確保集群達(dá)到期望的狀態(tài)。

相比于傳統(tǒng)的 ReplicationController，Deployment 提供了一種更為便捷的聲明式定義方法。這意味著用戶(hù)只需描述 Deployment 中的目標(biāo)狀態(tài)，而不必手動(dòng)調(diào)整 ReplicaSet，Deployment 控制器會(huì)自動(dòng)進(jìn)行必要的調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)更高效、更易管理的應(yīng)用部署。

典型的應(yīng)用場(chǎng)景:

• 定義 Deployment 來(lái)創(chuàng)建 ReplicaSet 和 Pod
• 滾動(dòng)升級(jí)和回滾應(yīng)用
• 擴(kuò)容和縮容
• 暫停和繼續(xù) Deployment

Deployment 創(chuàng)建 RS 流程圖

Deployment 并不是直接管理或創(chuàng)建 Pod，而是通過(guò)創(chuàng)建和管理 ReplicaSet 來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)名為 nginx-Deploy 的 Deployment 時(shí)，系統(tǒng)會(huì)同時(shí)創(chuàng)建一個(gè) ReplicaSet，其名稱(chēng)形式為 nginx-Deploy-xxx，其中xxx 是一個(gè)隨機(jī)碼。這個(gè) ReplicaSet 再進(jìn)一步創(chuàng)建和管理相應(yīng)的 Pod

2.DaemonSet 控制器

DaemonSet 確保在所有（或部分）節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行一個(gè) Pod 副本。當(dāng)有新節(jié)點(diǎn)加入集群時(shí)，DaemonSet 會(huì)在這些節(jié)點(diǎn)上新增一個(gè) Pod；當(dāng)節(jié)點(diǎn)從集群中移除時(shí)，相應(yīng)的 Pod 也會(huì)被刪除。刪除 DaemonSet 會(huì)移除它所創(chuàng)建的所有 Pod。

如果需要在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行多個(gè) Pod，可以通過(guò)定義多個(gè) DaemonSet 來(lái)實(shí)現(xiàn)。

通常情況下，一個(gè) DaemonSet 將覆蓋所有的節(jié)點(diǎn)。復(fù)雜一點(diǎn)兒的用法，可能會(huì)為某一類(lèi)守護(hù)進(jìn)程設(shè)置多個(gè) DaemonSets，每一個(gè) DaemonSet 針對(duì)不同類(lèi)硬件類(lèi)型設(shè)定不同的內(nèi)存、cpu請(qǐng)求。

典型的應(yīng)用場(chǎng)景:

• 日志收集：比如 fluentd，logstash 等
• 系統(tǒng)監(jiān)控：比如 Prometheus Node Exporter，collectd，New Relic agent，Ganglia gmond 等
• 系統(tǒng)程序：比如 kube-proxy， kube-dns, glusterd, ceph 等

3.StatefulSet 控制器

StatefulSet 控制器用于管理有狀態(tài)應(yīng)用，例如數(shù)據(jù)庫(kù)或需要穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)的應(yīng)用。與 ReplicaSet 不同，StatefulSet 確保每個(gè) Pod 都有唯一的標(biāo)識(shí)和持久存儲(chǔ)，從而支持應(yīng)用的有序部署和擴(kuò)展。

典型的應(yīng)用場(chǎng)景:

• 對(duì)于有如下要求的應(yīng)用程序，StatefulSet 非常適用：
• 穩(wěn)定、唯一的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)（dnsname）
• 每個(gè)Pod始終對(duì)應(yīng)各自的存儲(chǔ)路徑（PersistantVolumeClaimTemplate）
• 按順序地增加副本、減少副本，并在減少副本時(shí)執(zhí)行清理
• 按順序自動(dòng)地執(zhí)行滾動(dòng)更新

4.Job 控制器

Job 控制器用于批處理任務(wù)，確保一組 Pod 在成功完成其工作后終止。Job 控制器適用于一次性任務(wù)或周期性任務(wù)，如數(shù)據(jù)處理和分析。

5.CronJob 控制器

CronJob 控制器用于定時(shí)執(zhí)行 Job，類(lèi)似于 Linux 的 cron 調(diào)度。它允許用戶(hù)按照預(yù)定的時(shí)間表執(zhí)行任務(wù)，適用于定期備份、報(bào)告生成等場(chǎng)景。

結(jié)論

Kubernetes 控制器在維護(hù)集群穩(wěn)定性和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)維方面起著至關(guān)重要的作用。通過(guò)控制循環(huán)機(jī)制，控制器能夠確保集群的實(shí)際狀態(tài)始終符合用戶(hù)的期望，從而實(shí)現(xiàn)高效的資源管理和應(yīng)用部署。了解和善用各種控制器，可以幫助我們更好地管理和擴(kuò)展 Kubernetes 集群，提升整體系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性。