什么是Kubernetes DaemonSet,如何使用?

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使用 DaemonSets 作为集群的后台服务的一个优点是,如果出现问题,我们可以轻松回滚到早期版本。启动回滚比手动恢复进行新的部署更快、更可靠。

DaemonSet是Kubernetes API对象的一种类型,它可以在集群中的所有节点上复制相同的Pod。

本文将深入介绍DaemonSet是什么,它的工作原理以及何时应该使用它们。我们还将提供一个简单的教程,展示如何在您自己的集群中部署一个DaemonSet。

什么是 Kubernetes DaemonSet?

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DaemonSet是 Kubernetes API 对象,允许在每个Node节点上将 Pod 作为守护进程运行。当加入集群的新节点会自动运行属于 DaemonSet 的 Pod,同样,当下线一个节点时,这个节点运行的DaemonSet 的 Pod也会被回收。DaemonSet 通常用于长期运行的后台服务,例如节点监控和日志收集代理等。

默认情况下,DaemonSet会在每个节点始终运行一个P od 实例。当然我们可以选择自定义 DaemonSet 的配置,可以让它只在指定的节点上调度 Pod。

由于 DaemonSet设计目标是可靠地在每个节点上运行一个Pod,因此它们具有默认的"tolerations"(容忍度),这使得它们可以在通常会阻止调度新Pod的情况下继续调度。例如,即使目标节点面临资源约束或不接受新的Pod,DaemonSet的Pod仍然会被调度。

Pod、ReplicaSets、Deployments、StatefulSets 和 DaemonSets 之间有什么区别?

Pod 是 Kubernetes 中的基本单元:它们表示在集群中运行的一个或多个容器的集合。

ReplicaSets 建立在这一基础之上,它提供了一种结构,可保证在给定时间内运行指定数量的 Pod 副本。Deployments实现了对 ReplicaSets 的声明式管理,是大多数无状态应用程序在 Kubernetes 中的部署方式,而 StatefulSets 则简化了需要持久数据存储的有状态工作负载的使用。

DaemonSets 与其他工作负载类型不同,因为它们有独特的调度行为。Pod、ReplicaSets 和 Deployments 会自动调度到可用的Node节点,直到运行了所需数量的副本。除非设置亲和性规则,否则我们无法知道哪个节点上运行了我们的Pod。而 DaemonSets 可确保每个节点都运行 Pod。

DaemonSet 应用场景?

运行节点监控代理

比如我们使用Prometheus 监控node节点资源,一般会部署一个node_exporter,来收集每个节点资源信息,这种就比较适合,DaemonSet 无需任何特殊配置即可实现以上需求。

收集节点日志

同样,收集节点级日志(如 Kubelet 和内核日志、运行的 pod的日志)也可以使用DaemonSet,比如监控系统 Loki,会在每个部署一个promtail进行日志收集,如下图

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备份节点数据

备份是 DaemonSet 的另一个应用场景。使用 DaemonSet 可确保所有节点数据都进行备份,而无需在节点发生变化时扩展或重新配置备份服务。如果某些节点不需要备份,我们可以自定义 DaemonSet,以便只覆盖标记节点。

DaemonSet 示例

前面我们介绍了 DaemonSets 背后的原理,下面我们来运行的简单示例。

由于 DaemonSets 会在多个节点上部署Pod,因此我们需要有一个多节点 Kubernetes 集群。下面是我的一个集群,同学们可以自行搭建

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如何创建 DaemonSet

apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: fluentd
spec:
  selector:
    matchLabels:
      name: fluentd
  template:
    metadata:
      labels:
        name: fluentd
    spec:
      containers:
        - name: fluentd-elasticsearch
          image: quay.io/fluentd_elasticsearch/fluentd:latest

该模板是一个常规的 Kubernetes Pod 规范,它定义了 DaemonSet 将运行的容器,下面我们执行 apply 进行部署

kubectl apply -f fluentd.yaml

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等 DaemonSet 的 Pod 启动,然后查询出 Pod 以及它们部署到的节点

kubectl get pods -l name=fluentd -o wide

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可以看到 Kubernetes 已自动将 Fluentd Pod 调度到集群中的三个节点上。

kubectl get daemonsets命令会显示 DaemonSet 对象的状态,比如集群中当前节点数量的所需运行 Pod 数量,以及当前是否已就绪、可用。

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如何更新 DaemonSet

DaemonSet 的更新方式与其他 Kubernetes 对象相同。我们可以使用和命令,或者通过编辑 YAML 文件然后重复该命令来进行声明性更新,具体命令如下

kubectl update 
kubectl patch
kubectl apply

如何删除 DaemonSet

标准 Kubernetes 删除也适用于 DaemonSet。可以使用以下命令停止并删除 DaemonSet 创建的所有 Pod,然后删除 DaemonSet 对象本身:kubectl delete

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或者,我们可以仅删除 DaemonSet 对象,同时保持其 Pod 继续运行。在在发出删除命令时指定:--cascade=orphan即可

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可以看到pod还在现有节点上运行。如果我们创建另一个同名的 DaemonSet,那么它将自动关联上面的 Pod。

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指定节点运行DaemonSet类型的 Pod

我们可以使用关联性规则配置 DaemonSet,让它在集群的特定节点上运行 Pod。这些约束会使用

spec.template.spec.nodeSelector或者spec.template.spec.affinity进行配置

下面是 Fluentd DaemonSet 清单的修改版本:

apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: fluentd
spec:
  selector:
    matchLabels:
      name: fluentd
  template:
    metadata:
      labels:
        name: fluentd
    spec:
      nodeSelector:
        log-collection-enabled: "true"
      containers:
        - name: fluentd-elasticsearch
          image: quay.io/fluentd_elasticsearch/fluentd:latest

以上表示只在节点的标签为log-collection-enabled: "true"运行,下面我们选择一个标签进行标记然后在运行

kubectl label node xxx.58 log-collection-enabled=true

然后更新 DaemonSet 清单:

kubectl apply -f fluentd2.yaml

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可以看到节点选择器已经生效。DaemonSet 的当前和可用 Pod 计数显示为 1,因为只有一个节点被标记了对应的标签

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如何扩展 DaemonSet

在Kubernetes中,DaemonSet的作用是在每个节点上运行一个Pod,以确保集群中的每个节点都有对应的Pod实例。要将DaemonSet缩小到0,即停止在所有节点上运行相关的Pod实例,可以通过将DaemonSet的nodeSelector设置为不匹配任何节点的值来实现。

我们可以使用kubectl patch命令来修改DaemonSet的配置,将nodeSelector设置为一个不匹配任何节点的占位值。比如,以下命令将DaemonSet的nodeSelector设置为dummy-nodeselector: abc:

kubectl patch daemonset fluentd -p '{"spec": {"template": {"spec": {"nodeSelector": {"dummy-nodeselector": "abc"}}}}}'

这将导致DaemonSet不再在任何节点上调度新的Pod实例,从而实现了缩小到0的效果。

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DaemonSet 最佳实践

以下是使用DaemonSet的最佳实践,这些实践将帮助您最大化性能和可靠性。

仅当Pod的扩缩容与节点数量关联时使用DaemonSet

DaemonSet的设计目的是在节点上扩展Pod节点。当需要独立于集群的节点数量来部署Pod时,我们应使用常规工作负载对象,如ReplicaSet和Deployment。

确保所有DaemonSet Pod具有正确的重启策略

DaemonSet中的Pod的重启策略必须设置为Always,如果选择指定该值,Pod将随节点一起重新启动。

不要手动管理DaemonSet Pod

作为DaemonSet的一部分创建的Pod不应该被手动编辑或删除。在DaemonSet之外进行更改可能导致Pod被孤立。

使用回滚快速恢复DaemonSet的更改

使用 DaemonSets 作为集群的后台服务的一个优点是,如果出现问题,我们可以轻松回滚到早期版本。启动回滚比手动恢复进行新的部署更快、更可靠。

责任编辑:武晓燕 来源: 架构成长指南
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