ReplicaSetReplicaSet 深度解析

定义与功能

看完本视频，您将能够：定义 ReplicaSet、解释 ReplicaSet 的工作原理，以及列出使用 ReplicaSet 的益处。

单 Pod 部署的局限性

如果应用程序部署在单个 Pod 上，它将无法在以下情况下执行某些操作：

• 请求量急剧增加（manifold）或发生中断（outages）。
• 单 Pod 部署无法适应应用程序不断增长的需求。

ReplicaSet 的价值

ReplicaSet 可以解决这些局限性：

• 负载均衡（Load Balancing）：实现跨 Pod 的负载均衡。
• 高可用性（High Availability）：通过冗余 Pod 消除单点故障，处理中断，最大限度地减少停机时间和服务中断。
• 自动重启/修复：如果出现问题，自动重启部署。
• 核心保证：ReplicaSet 始终确保正确数量的 Pod 处于运行状态。

⚠️ 请注意：ReplicaSet 取代了 $\underline{ReplicaController}$，应优先使用 ReplicaSet。

ReplicaSet 的工作原理

ReplicaSet 总是尝试将副本的实际状态匹配到期望状态。

• 伸缩与冗余：ReplicaSet 通过增加或删除 Pod 来实现伸缩（scaling）和冗余（redundancy），有助于保持可用性（availability）。
  • 它会替换失败的 Pod。
  • 它会删除多余的 Pod，以维持期望状态。

ReplicaSet 与 Deployment

在集群中创建 Deployment 时，会自动创建一个 ReplicaSet。

通过标签管理 Pod

Kubernetes 的设计宗旨是保持对象类型的独立性。因此：

• ReplicaSet 不拥有任何 Pod。
• 它使用 Pod 标签（pod labels）来决定获取（acquire）哪些 Pod，从而使部署达到期望状态。

# 示例：部署模板 (Deployment Template) 
metadata:
  labels: 
    # 定义标签
spec: 
  # 定义 Pod 候选者的规范

• 模板元数据（metadata）定义了潜在 Pod 候选者（potential pod candidates）的标签和规范（spec）。

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创建与操作 ReplicaSet

验证 ReplicaSet 的自动创建

1. 创建一个 Deployment。
2. 使用 get ReplicaSet 命令验证 ReplicaSet 是否已自动生成。

• 默认情况下，ReplicaSet 只会复制到一个 Pod。

3. 描述（describe）Pod，您将看到 Pod 的详细信息，以及它是由同一个 ReplicaSet 控制的。

从头创建 ReplicaSet

要从头创建 ReplicaSet，请应用一个 YAML 文件，并将 kind 属性设置为 ReplicaSet，如下所示：

YAML

kind: ReplicaSet
# ... 其他配置
spec:
  replicas: 1 # 定义副本数量

• 如果将 replicas 定义为 1，您将得到一个 Pod。这类似于在 YAML 文件中未指定副本数量而创建默认 Pod。

步骤演示

1. 使用 create ReplicaSet 命令创建 ReplicaSet。

• 输出显示 ReplicaSet 已创建。

2. 使用 get pods 命令确认 Pod 已创建并处于 Running 状态。
3. 使用 get rs 命令（rs 是 ReplicaSet 的简称）查看名称和其他详情。

📣 再次提醒：建议创建包含 ReplicaSet 的 Deployment，而不是创建独立的 ReplicaSet。

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伸缩 Deployment

在伸缩部署之前，必须确保您已有一个 Deployment 和一个 Pod。

1. 使用 create 命令创建一个 Deployment。

• 输出确认 Deployment 已创建。
• Deployment 默认会创建一个 Pod，您可以使用 get pods 命令确认。
• 使用 get deploy 命令查看 Deployment 详情，例如：部署名称为 hello-kubernetes。

2. 使用 scale 命令伸缩 Deployment，并设置期望的副本数量。

• 示例：将副本数量设置为 3。
• 输出确认部署已伸缩。
• 使用 get pods 命令，您将看到三个 Pod 正在运行。
  • ReplicaSet 新创建了两个 Pod（例如：一个以 5mflw 结尾，另一个以 hbt7v 结尾）。

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ReplicaSet 如何维护期望状态

ReplicaSet 总是努力将实际状态匹配到期望状态。

维护：删除 Pod

1. 使用 get pods 命令，确认三个 Pod 正在运行。
2. 使用 delete pod 命令删除其中一个 Pod（例如：以 5mflw 结尾的 Pod）。
3. 观察：

• 期望状态与实际状态不匹配。
• ReplicaSet 自动用一个新的 Pod 替换被删除的 Pod。

4. 再次使用 get pods 命令。

• 输出显示 ReplicaSet 立即创建了一个新 Pod（例如：以 6lw4r 结尾）。
• Pod 总数恢复到三个，ReplicaSet 维护了期望状态。

维护：手动创建 Pod

1. 使用 get pods 命令，确认三个 Pod 正在运行。
2. 使用 create pod 命令手动创建一个 Pod（例如：以 mx9rp 结尾的 Pod）。
3. 再次使用 get pods 命令。

• 输出显示现在有四个 Pod。
• 期望状态与实际状态不匹配。

4. ReplicaSet 会将新创建的 Pod（例如：以 mx9rp 结尾的 Pod）标记为删除并自动移除。
5. 再次使用 get pods 命令。

• 输出显示 Pod 总数恢复到三个。
• ReplicaSet 再次维护了期望状态。

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总结要点