Kubernetes ReplicaSet：Overview

什麼是 Kubernetes ReplicaSet?

先來個官網解說

A ReplicaSet’s purpose is to maintain a stable set of replica Pods running at any given time. As such, it is often used to guarantee the availability of a specified number of identical Pods.

根據上述描述，Replica Set主要的作用是確保始終都有一定數量的相同Pod可用，保證服務的高可用性。

• Kubernetes RS是Kubernetes中的一種控制器，主要用於管理Pod的複製和伸縮，確保Pod的數量。RS具有以下幾種特性
  1. 自動管理pod的副本數量：確保指定數量的Pod跟使用者所期望的一致(desired status)，如果發生故障或需要擴展，它會自動創建或刪除Pod。
  2. 確保Pod的健康狀態：如果發生故障會對失敗的Pod進行重新調度
  3. 創建Pod的Template：當需要新的Pod時會根據定義的Pod Template創建

為什麼需要Replicaset?

在Kubernetes集群中，Pod的管理對於系統的可靠性和彈性至關重要。如果一個Pod發生故障，RS會自動創建一個新的Pod來代替它，確保服務繼續運行。同時，當服務需要擴展以滿足流量增加時，Kubernetes RS也可以自動創建額外的Pod。因此RS解決了以下問題：

• 確保服務的高可用性和可靠性：RS可以自動維護一定數量的Pod，確保服務在Pod失敗時仍然可以正常運行。
• 方便服務的擴展：使用RS可以根據需求調整Pod的副本數量，實現服務的快速擴展。
• 簡化服務管理：RS可以自動調整Pod的數量，減少手動管理的工作量。

Kubernetes Replicaset是如何運作的？

定義RS，指定所需的Pod副本數量和Pod Template，創建後，ReplicaSet使用定義好的Pod Template創建Pod，並開始監控每個Pod的狀態以及數量是否與定義的一致(desired status)，如果低於指定副本數則會創建Pod，高於指定副本數則會刪除Pod，當Pod被意外刪除時會創建新的Pod來做替代。

什麼時候使用Replicaset？

使用RS通常適用於以下情況：

1. 需要確保一定數量的Pod正在運行，以保持服務的可用性和可靠性。
2. 需要能夠自動擴展和縮小Pod數量，以應對流量變化和其他需求。
3. 希望能夠自動替換發生故障的Pod，以確保服務的連續運行。
4. 需要管理一個服務的多個Pod，並且希望使用Kubernetes提供的自動化功能，例如調度、網路配置和負載平衡。

Kubernetes Replicaset有哪些特性？

1. 高可用性：RS的目的是維護一個穩定的Pod副本集，確保始終有一定數量的相同Pod可用，從而保證服務的高可用性。

2. 健康檢查和自動恢復：ReplicaSet可以通過定期檢查Pod副本的健康狀態來確保服務始終運行。當Pod故障或被刪除時，ReplicaSet會自動創建新的Pod來代替故障的Pod，確保服務的可用性及穩定性。

3. 自動擴縮：RS會監視Pod副本數量，並自動創建或刪除Pod副本以確保Pod副本數量達到指定的數量。使服務可以自動擴展和縮放，以應對不同的負載。

4. 版本控制：RS允許在不中斷現有服務的情況下部署新版本。在部署新版本之前先創建一些新Pod副本，然後再刪除舊Pod副本，這樣服務就可以實現無間斷的升級。

5. 動態標籤選擇：RS可以使用標籤選擇器來選擇Pod副本。可以基於Pod的標籤、名稱和其他屬性進行靈活的選擇。

6. 動態更新：RS支持動態更新，可以在運行時修改Pod的設定，從而實現靈活的應用程序管理。

如何使用Replicaset?

宣告式(Declarative)

• 透過創建一個包含Pod Template的yaml檔，定義Pod的Container和其他元素，例如服務的Image和Configure。然後，可以在yaml檔中指定要創建的Pod數量和其他屬性，例如採用哪種調度策略和如何處理故障。

apiVersion: apps/v1    # 定義api版本
kind: ReplicaSet       # 定義資源類型
metadata:              # 定義元數據
  name: frontend
  labels:
    app: guestbook    
    tier: frontend
spec:                  # 定義Pod的規格
  replicas: 3          # 定義副本數量
  selector:           
    matchLabels:
      tier: frontend   # 選擇Pod的Label
  template:
    metadata:
      labels:
        tier: frontend # 要創建的Pod的Label
    spec:              # 容器規格
      containers:
      - name: php-redis
        image: gcr.io/google_samples/gb-frontend:v3

在 ReplicaSet 中，.spec.template.metadata.labels 的值必須與 spec.selector.matchLabels 值相匹配，否則該配置會被 API 拒絕。

命令式(Imperative)

1. 創建RS

kubectl create replicaset <replicaset-name> --image=<image-name> --replicas=<number-of-replicas>

2. 查看RS

kubectl describe replicaset <replicaset-name>
kubectl get replicaset <replicaset-name>

3. 刪除RS

kubectl delete replicaset <replicaset-name>

4. 擴縮RS

kubectl scale replicaset <replicaset-name> --replicas=<number-of-replicas>

5. 暫停RS更新

kubectl rollout pause replicaset <replicaset-name>

6. 恢復RS更新

kubectl rollout resume replicaset <replicaset-name>

7. 查看RS更新歷史

kubectl rollout history replicaset <replicaset-name>

8. 回滾更新

kubectl rollout undo replicaset <replicaset-name>

Reference

• ReplicaSet | Kubernetes
• Kubernetes ReplicaSet 介紹 | 小信豬的原始部落 (godleon.github.io)