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K8s DaemonSet 运维：集群级服务的部署与管理

K8s DaemonSet 运维：集群级服务的部署与管理，让你的应用像章鱼一样覆盖整个集群！🐙

各位观众，各位听众，各位码农，大家好！我是今天的主讲人，一个在K8s世界里摸爬滚打了多年的老兵。今天我们要聊的话题，是K8s中的一个重要角色，一个能让你的应用像章鱼一样覆盖整个集群的强大工具——DaemonSet！

如果你还对Pod、Deployment这些概念比较陌生，没关系，你可以把它们想象成乐高积木，而DaemonSet，就是一种特殊的拼搭方式，一种能让你的积木自动、均匀地分布在你的整个乐高世界里的魔法。

一、 DaemonSet：集群守护神的真面目

首先，让我们来扒一扒DaemonSet的底裤，看看它到底是个什么玩意儿。

简单来说，DaemonSet保证在每一个（或者符合你选择条件的）节点上都运行一个Pod的副本。 想象一下，你的集群是一个浩瀚的星系，而DaemonSet就像是遍布整个星系的星际导航仪，确保每个星球上都安装了一个，随时提供导航服务。

这听起来是不是很酷？但你可能会问，为什么我们需要这种东西呢？Deployment不是也可以实现应用的部署吗？

答案是：Deployment专注于应用的规模和弹性，它更关心的是总共有多少个副本，以及如何根据负载进行伸缩。而DaemonSet则更关心应用的覆盖率，它必须保证在每个节点上都有一个副本运行，无论集群规模如何变化。

举个栗子：

  • 日志收集 (Fluentd, Logstash)：每个节点都需要收集日志并发送到中央存储，DaemonSet保证每个节点都有一个日志收集器在运行，就像每个城市都有一个垃圾处理站，保证环境的清洁。
  • 监控代理 (Prometheus Node Exporter)：每个节点都需要暴露监控指标，供Prometheus抓取，DaemonSet保证每个节点都有一个监控代理，就像每个房间都有一个温度计，随时监控环境温度。
  • 网络插件 (Calico, Flannel)：每个节点都需要运行网络插件，才能实现Pod之间的网络通信，DaemonSet保证每个节点都有一个网络插件，就像每个城市都有公路，保证交通的畅通。

所以，你可以把DaemonSet看作是集群的守护神，它默默地守护着集群的每一个角落，确保一些关键的服务始终可用。

二、 DaemonSet的威力：为何如此受欢迎？

DaemonSet之所以如此受欢迎，是因为它解决了传统运维中的一些痛点：

  • 自动化部署：无需手动在每个节点上安装和配置服务，DaemonSet会自动完成部署，省时省力，就像流水线生产一样，效率倍增。
  • 自动修复：如果节点上的Pod崩溃或被删除，DaemonSet会自动在同一个节点上创建一个新的Pod，保证服务的持续可用，就像不死鸟一样，浴火重生。
  • 滚动更新：DaemonSet支持滚动更新，可以逐步替换旧版本的Pod，而不会影响服务的正常运行，就像汽车换轮胎一样，无需停车。
  • 节点选择：DaemonSet可以通过nodeSelector、nodeName、tolerations等字段来选择特定的节点运行Pod，实现更精细的控制，就像狙击手一样，精准打击。

三、 DaemonSet的YAML：解密守护神的咒语

接下来，让我们一起解读DaemonSet的YAML文件，看看这个守护神的咒语到底是怎么写的。

apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: node-exporter
  labels:
    app: node-exporter
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: node-exporter
  template:
    metadata:
      labels:
        app: node-exporter
    spec:
      hostNetwork: true  # 允许访问主机网络
      hostPID: true      # 允许访问主机PID命名空间
      containers:
      - name: node-exporter
        image: prom/node-exporter:latest
        ports:
        - containerPort: 9100
          hostPort: 9100
        securityContext:
          privileged: true # 允许特权访问

让我们逐行解读这个YAML文件：

  • apiVersion: apps/v1：指定API版本。
  • kind: DaemonSet：声明这是一个DaemonSet资源。
  • metadata.name: node-exporter：DaemonSet的名字，就像人的名字一样，用于标识这个守护神。
  • metadata.labels: app: node-exporter：标签，用于标识这个DaemonSet，方便查询和管理。
  • spec.selector.matchLabels: app: node-exporter：选择器，用于匹配需要管理的Pod，就像警察抓坏人一样，需要先确定目标。
  • spec.template：Pod模板，定义了DaemonSet创建的Pod的配置，就像房子的设计图一样，决定了房子的结构和功能。
  • spec.template.spec.hostNetwork: true：允许Pod访问主机网络，一些监控工具需要访问主机网络才能获取指标。
  • spec.template.spec.hostPID: true：允许Pod访问主机PID命名空间，一些工具需要访问主机PID命名空间才能获取进程信息。
  • spec.template.spec.containers：容器列表，定义了Pod中运行的容器，就像房子里的房间一样，每个房间都有不同的功能。
  • spec.template.spec.containers.name: node-exporter：容器的名字，就像房间的名字一样，用于标识这个容器。
  • spec.template.spec.containers.image: prom/node-exporter:latest：容器的镜像，就像房间里的家具一样，决定了房间的功能。
  • spec.template.spec.containers.ports：端口映射，将容器内部的端口映射到主机端口，允许外部访问容器，就像房子的窗户一样，方便通风。
  • spec.template.spec.containers.securityContext.privileged: true：允许容器以特权模式运行，一些工具需要特权模式才能访问主机资源。

重点提示：

  • hostNetwork: true 和 hostPort 的使用需要谨慎，如果你的应用不需要访问主机网络或监听主机端口，应该避免使用这些配置，以提高安全性。
  • securityContext: privileged: true 的使用更加需要谨慎，只有在必要的情况下才应该使用特权模式，否则可能会带来安全风险。

四、 DaemonSet的运维：守护神的日常维护

DaemonSet的运维涉及到创建、更新、删除等操作。下面我们来分别介绍这些操作。

1. 创建DaemonSet

创建DaemonSet非常简单，只需要将YAML文件应用到K8s集群即可：

kubectl apply -f node-exporter.yaml

执行完这个命令后，K8s会自动在每个节点上创建一个node-exporter Pod。你可以使用以下命令查看DaemonSet的状态：

kubectl get daemonset node-exporter
kubectl get pods -l app=node-exporter -o wide

2. 更新DaemonSet

更新DaemonSet也非常简单，只需要修改YAML文件，然后再次应用到K8s集群即可：

kubectl apply -f node-exporter.yaml

DaemonSet会自动执行滚动更新，逐步替换旧版本的Pod，而不会影响服务的正常运行。

你可以使用以下命令查看DaemonSet的更新状态：

kubectl rollout status daemonset/node-exporter

3. 删除DaemonSet

删除DaemonSet也非常简单，只需要执行以下命令即可：

kubectl delete daemonset node-exporter

删除DaemonSet后，K8s会自动删除所有由DaemonSet创建的Pod。

五、 DaemonSet的高级用法：玩转守护神的各种姿势

除了基本用法之外，DaemonSet还有一些高级用法，可以让你更好地控制守护神的行为。

1. nodeSelector：指定节点运行

如果你只想在特定的节点上运行DaemonSet，可以使用nodeSelector字段。例如，如果你只想在具有disktype=ssd标签的节点上运行node-exporter，可以这样配置：

spec:
  template:
    spec:
      nodeSelector:
        disktype: ssd
      containers:
      - name: node-exporter
        image: prom/node-exporter:latest

2. nodeName：指定单个节点运行

如果你只想在特定的单个节点上运行DaemonSet，可以使用nodeName字段。例如，如果你只想在名为node1的节点上运行node-exporter，可以这样配置：

spec:
  template:
    spec:
      nodeName: node1
      containers:
      - name: node-exporter
        image: prom/node-exporter:latest

注意： 使用nodeName后，DaemonSet的行为会退化成单个Pod，如果节点出现故障，Pod不会自动迁移到其他节点。 因此，除非有特殊需求，否则不建议使用nodeName。

3. tolerations：容忍污点

如果你的节点上设置了污点（Taint），DaemonSet默认情况下是无法调度到这些节点上的。如果你希望DaemonSet能够容忍这些污点，可以使用tolerations字段。

例如，如果你的节点上设置了node.kubernetes.io/unreachable:NoExecute污点，你可以这样配置：

spec:
  template:
    spec:
      tolerations:
      - key: "node.kubernetes.io/unreachable"
        operator: "Exists"
        effect: "NoExecute"
      containers:
      - name: node-exporter
        image: prom/node-exporter:latest

tolerations 允许 Pod 容忍污点，operator: "Exists" 表示容忍所有具有指定 key 的污点，effect: "NoExecute" 表示容忍 NoExecute 效果的污点。

4. updateStrategy：控制更新策略

DaemonSet支持两种更新策略：

  • RollingUpdate (默认)：滚动更新，逐步替换旧版本的Pod，不会影响服务的正常运行。
  • OnDelete：删除旧版本的Pod后，才会创建新版本的Pod，可能会导致服务中断。

你可以使用updateStrategy字段来控制更新策略。例如，如果你想使用OnDelete更新策略，可以这样配置：

spec:
  updateStrategy:
    type: OnDelete
  selector:
    matchLabels:
      app: node-exporter
  template:
    metadata:
      labels:
        app: node-exporter
    spec:
      containers:
      - name: node-exporter
        image: prom/node-exporter:latest

六、 DaemonSet的注意事项：避免踩坑指南

在使用DaemonSet时，需要注意以下几点：

  • 资源限制： DaemonSet会在每个节点上运行Pod，因此需要合理设置Pod的资源限制，避免节点资源耗尽。
  • 版本兼容性： 在更新DaemonSet时，需要注意新版本的Pod是否与旧版本的Pod兼容，避免服务中断。
  • 监控和告警： 需要对DaemonSet进行监控和告警，及时发现和解决问题，保证服务的稳定运行。
  • 正确理解hostNetwork和hostPort的使用： 不恰当的使用可能导致端口冲突或安全问题。仔细评估你的应用是否真的需要访问主机网络。
  • 谨慎使用privileged模式： 除非绝对必要，否则避免使用特权模式。 如果必须使用，请确保你了解其潜在的安全风险。

七、 总结：DaemonSet，你值得拥有！

总而言之，DaemonSet是K8s中一个非常强大的工具，它可以让你轻松地在每个节点上部署和管理集群级服务。 掌握DaemonSet的使用，可以大大提高你的运维效率，让你的应用像章鱼一样覆盖整个集群！🐙

希望今天的讲解对你有所帮助。如果你有任何问题，欢迎在评论区留言，我会尽力解答。

感谢大家的收听！ 我们下次再见！ 👋

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