k8s之Labels，Daemonset，Job資源對象

Label（標簽）

我們為什么要使用label呢？
當相同類型的資源對象越來越多，為了更好的管理，才按照標簽分為一個小組，為的是提升資源的管理效率。

lable是附著到object上（例如pod）的鍵值對。可以在創建object的時候指定，也可以在object創建后隨時指定。Labels的值對系統本身并沒有什么含義，只是對用戶才有意義。

"labels": {
"key1" : "value1",
"key2" : "value2"
}

語法和字符集

Label key的組成：
* 不得超過63個字符
* 可以使用前綴，使用/分隔，前綴必須是DNS子域，不得超過253個字符，系統中的自動化組件創建的label必須指定前綴，kubernetes.io/ 由kubernetes保留。
* 起始必須是字母（大小寫都可以）或數字，中間可以有連字符，下劃線和點。

Label value的組成:
不得超過63個字符
起始必須是字母（大小寫都可以）或數字，中間可以有連字符，下劃線和點。

常用的，多維度標簽分類：

版本標簽（release）：      stable（穩定版），canary（金絲雀版本），beta（測試版）
環境類（environment）：   dev（開發），qa（測試），production（生產），op（運維）
應用類（applaction）：        ui（設計），as（應用軟件），pc（電腦端），sc（網絡方面）
架構層（tier）：          frontend（前端），backend（后端），cache（緩存）
分區標簽（partition）：        customerA（客戶），customerB
品控級別（track）：        daily（每天），weekly（每周）

通過以下例子來實踐label：

[root@master yaml]# vim label-pod.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: label-pod
  labels:       #使用labels字段來定義標簽，可以一次定義多個標簽，這里定義3個標簽
    release: stable   #版本：穩定版
    env: qa              #環境：測試
    tier: frontend   #架構類：前端
spec:
  containers:
  - name: testapp
    image: nginx    #部署的是nginx服務
---
kind: Service   #關聯一個service資源對象
apiVersion: v1
metadata:
  name: nginx-svc
spec:
  type: NodePort
  selector:   #使用標簽選擇器
    release: stable   #只需定義selector字段中的一個標簽，字段下的其他標簽可全部實現關聯。
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 80
    nodePort: 32134

[root@master yaml]# kubectl apply -f  label-pod.yaml 
pod/label-pod created
service/nginx-svc unchanged

//查看所有pod，并且顯示標簽key:value：
[root@master yaml]# kubectl  get pod --show-labels 
NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
label-pod   1/1     Running   0          30m   env=qa,release=stable,tier=frontend

//查看指定pod的key:value：

[root@master yaml]# kubectl  get pod label-pod  --show-labels 
NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
label-pod   1/1     Running   0          40m   app=as,env=qa,release=stable,tier=frontend

//只顯示標簽的value：

[root@master yaml]# kubectl  get pod label-pod -L env,release,tier
NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE   ENV   RELEASE   TIER
label-pod   1/1     Running   0          41m   qa    stable    frontend

label的其他操作（命令行）：添加，修改，刪除標簽
//通過命令行的方式添加標簽：

[root@master yaml]# kubectl  label  pod label-pod  app=sc
pod/label-pod labeled
[root@master yaml]# kubectl  get pod -L app
NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE   APP
label-pod   1/1     Running   0          36m   sc

//修改標簽：

[root@master yaml]# kubectl  label pod label-pod app=as
error: 'app' already has a value (sc), and --overwrite is false
[root@master yaml]# kubectl  label pod label-pod app=as --overwrite 
pod/label-pod labeled

可以看到想要修改標簽，必須加上--overwrite選項進行重寫。

//刪除標簽：

[root@master yaml]# kubectl  label pod label-pod app-
pod/label-pod labeled
[root@master yaml]# kubectl  get pod -L app
NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE   APP
label-pod   1/1     Running   0          43m                     #可以看到該標簽以被刪除

//我們測試nginx服務是否能夠正常運行：

Label selector

標簽選擇器：標簽的查詢過濾條件。
Label不是唯一的，很多object可能有相同的label，通過label selector，客戶端/用戶可以指定一個object集合，通過label selector對object的集合進行操作

目前kubernetes API支持兩種標簽選擇器：

1）基于等值的關系(matchLables)： “=”，“==”，“!=”
2）基于集合的（matchExpressions）：in（在這個集合中），notin（不在這個集合中），exists（要么存在，要么不存在）

使用標簽選擇器的操作邏輯：

1）同時指定的多個選擇器之間的邏輯關系為“與”操作
2）使用空值的標簽選擇器，意味著每個資源對象都將被選擇。
3）空的標簽選擇器將無法選出任何資源。
4）在基于集合的選擇器中，使用“in”或者“Notin”操作時，其values不強制為非空字符串列表，而使用exists或DostNoteExists，其values值必須為空。

舉例：
selector的操作語法如下：

[root@master yaml]# vim selector.yaml
selector:
  matchLabels:      #基于等值關系的
    app: nginx
  matchExpressions:   #基于集合的
    - {key: name,operator:  In,values: [zhangsan,lisi]}   #key，operator，values這三個是固定參數
    - {key: age,operator: Exists,values:}     #如果指定了Exists，其values值必須為空。

Daemonset

1）什么是Daemonset？
Daemonset 確保集群中的每個node上運行一個pod，且只能運行一個pod。當有node加入集群時，也會為它們新增一個pod。當有node從集群移除時，這些pod也會 被回收。當刪除Daemonset時將會刪除它創建的所有pod。

2）編寫Daemonset需要注意的點：
Daemonset不支持replicas字段，除此之外，與Deployment，RS等資源的寫法相同。

3）Daemonset一般的使用場景：

• 常用于每個節點的日志收集工作。
• 監控每個節點的運行狀態。

實踐Daemonset：

[root@master yaml]# vim daemonset.yaml
kind: DaemonSet
apiVersion: extensions/v1beta1
metadata:
  name: nginx-ds
spec:
  template:
    metadata:
      labels:
        app: qa
        env: dev
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx
---
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: nginx-dsvc
spec:
  type: NodePort
  selector:
    app: qa
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 80
    nodePort: 30003

[root@master yaml]# kubectl apply -f daemonset.yaml 
daemonset.extensions/nginx-ds created
service/nginx-dsvc created

//查看pod的分布情況：

[root@master yaml]# kubectl  get pod -o wide
NAME             READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx-ds-dh529   1/1     Running   0          76s   10.244.2.2   node02   <none>           <none>
nginx-ds-xz4d8   1/1     Running   0          76s   10.244.1.3   node01   <none>           <none>

我集群中只有2個節點，可以看到通過Daemonset實現了每個node上都運行一個pod副本。

JOB資源對象

與之前的服務類容器不同，之前的資源對象是持續提供服務。job負責批量處理短暫的一次性任務，即僅執行一次的任務，它保證批量處理任務的一個或多個pod成功結束。

1，kubernetes支持以下幾種job：

* 非并行job：通常創建一個pod直至其成功結束。
* 固定結束次數的job：設置spec.completions,創建多個pod，直到.spec.completions個pod成功結束。
* 帶有工作隊列的并行job：設置.spec.Parallelism但不設置.spec.completions,當所有pod結束并且至少一個成功時，job就認為是成功。

2，Job Controller
Job Controller負責根據Job Spec創建pod，并持續監控pod的狀態，直至其成功結束，如果失敗，則根據restartPolicy（只支持OnFailure和Never，不支持Always）決定是否創建新的pod再次重試任務。

通過以下例子來實踐Job：
//創建一個job資源對象：

kind: Job
apiVersion: batch/v1
metadata:
  name: test-job
spec:
  template:
    metadata:
      labels:
        app: job
    spec:
      containers:
      - name: job
        image: busybox
        command: ["echo","hello job!"]
      restartPolicy: Never

[root@master yaml]# kubectl apply -f  job.yaml 
job.batch/test-job created

如果在生產環境中忘記了字段用法，可以通過kubectl explain 命令工具來提供幫助。

//查看該pod資源對象的狀態：
[root@master yaml]# kubectl  get pod  test-job-dcv6g 
NAME             READY   STATUS      RESTARTS   AGE
test-job-dcv6g   0/1     Completed   0          2m8s

我們可以看到job與其他資源對象不同，僅執行一次性任務，默認pod借宿運行后job即結束，狀態為Completed。

//通過查看該pod的日志來確保任務是否完成：

[root@master yaml]# kubectl  logs  test-job-dcv6g 
hello job!

任務完成后，如果沒有其他要求，我們可以刪除該job：

[root@master yaml]# kubectl  delete  jobs.batch test-job 
job.batch "test-job" deleted

2，提高job執行效率的方法
通過在yaml文件中定義字段來實現：

kind: Job
apiVersion: batch/v1
metadata:
  name: test-job
spec:      #通過spec下的這兩個字段來優化
  parallelism: 2    #同時運行2個pod
  completions: 8    #運行pod的總數量8個
  template:
    metadata:
      labels:
        app: job
    spec:
      containers:
      - name: job
        image: busybox
        command: ["echo","hello job!"]
      restartPolicy: Never

job 字段解釋：

completions：標志Job結束需要成功運行的Pod個數，默認為1
parallelism：標志并行運行的Pod的個數，默認為1
activeDeadlineSeconds：標志失敗Pod的重試最大時間，超過這個時間不會繼續重試.

//重新運行job后，查看pod狀態：

[root@master yaml]# kubectl  get pod 
NAME             READY   STATUS      RESTARTS   AGE
test-job-28ww5   0/1     Completed   0          50s
test-job-5wt95   0/1     Completed   0          46s
test-job-6s4p6   0/1     Completed   0          44s
test-job-8s2v7   0/1     Completed   0          50s
test-job-bt4ch   0/1     Completed   0          45s
test-job-bzjz6   0/1     Completed   0          48s
test-job-fhnvc   0/1     Completed   0          44s
test-job-kfn9l   0/1     Completed   0          48s

[root@master yaml]# kubectl  logs test-job-28ww5 
hello job!

可以看到pod總數為8個，且并行2個，時間會有些許差別，但不大。

3，定時運行job任務：
相當我們在linux中crontab計劃任務。

[root@master yaml]# vim cronjob.yaml
kind: CronJob       #類型為CronJob
apiVersion: batch/v1beta1
metadata:    
  name: cronjob
spec:            #使用spec.schedule字段來定義計劃job任務
  schedule: "*/1 * * * *"      #指定每分鐘執行一次任務，格式同linux中的crontab（分，時，日，月，周）
  jobTemplate:
    spec:
      template:
        spec:
          containers:
          - name: cronjob
            image: busybox
            command: ["echo","hello job!"]
          restartPolicy: OnFailure    #僅在pod失敗時才重啟

//執行yaml文件后監控pod的狀態：

[root@master yaml]# kubectl  apply -f  cronjob.yaml 
cronjob.batch/cronjob created

可以看到它會每個一分鐘執行一次job任務，每執行一次就會生成一個pod。
查看日志，驗證任務是否執行：

[root@master ~]# kubectl logs  cronjob-1577505180-4ss84 
hello job!
[root@master ~]# kubectl logs  cronjob-1577505240-d5gf8 
hello job!

擴展: 添加apiVersion
1）查看當前kubernetes集群中對應的API版本：

[root@master ~]# kubectl  api-versions 
admissionregistration.k8s.io/v1beta1
apiextensions.k8s.io/v1beta1
apiregistration.k8s.io/v1
apiregistration.k8s.io/v1beta1
apps/v1
apps/v1beta1
apps/v1beta2
authentication.k8s.io/v1
authentication.k8s.io/v1beta1
authorization.k8s.io/v1
authorization.k8s.io/v1beta1
autoscaling/v1
autoscaling/v2beta1
autoscaling/v2beta2
batch/v1
batch/v1beta1
certificates.k8s.io/v1beta1
coordination.k8s.io/v1
coordination.k8s.io/v1beta1
events.k8s.io/v1beta1
extensions/v1beta1
networking.k8s.io/v1
networking.k8s.io/v1beta1
node.k8s.io/v1beta1
policy/v1beta1
rbac.authorization.k8s.io/v1
rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
scheduling.k8s.io/v1
scheduling.k8s.io/v1beta1
storage.k8s.io/v1
storage.k8s.io/v1beta1
v1

查看發現并沒有開發版本，全是測試版本。
添加api版本：

[root@master ~]# cd /etc/kubernetes/manifests/
[root@master manifests]# ll
total 16
-rw------- 1 root root 1900 Nov  4 16:32 etcd.yaml
-rw------- 1 root root 2602 Nov  4 16:32 kube-apiserver.yaml
-rw------- 1 root root 2486 Nov  4 16:32 kube-controller-manager.yaml
-rw------- 1 root root  990 Nov  4 16:32 kube-scheduler.yaml
[root@master manifests]# vim kube-apiserver.yaml 

在該字段下，參照對應的格式進行添加對應的版本，以上添加的是batch開發版本。

//重啟kubelet，重新加載：
[root@master manifests]# systemctl restart kubelet.service

//再次查看api版本時，就可以查看到開發版本：