Kubernetes中Deployment、ReplicaSet、Pod、Service的概念及关系

• Pod：k8s管理的最小单位，包括一个或多个容器，是提供实际业务服务的组件。
• ReplicaSet：是Pod的管理控制组件，监控Pod的健康状况，保障Pod按照用户的期望去运行。rs是ReplicationController组件的升级版，增加了标签选择器的范围选择功能。
• Deployment：可管理ReplicaSet、Pod，实现Pod应用的滚动升级和回滚、扩容和缩容。
• Service：集群中Pod的数量和访问地址可能是变化的，这些Pod中的业务应用需要对外提供服务，可通过Service对外提供统一服务地址，Service通过标签选择器，匹配一组提供服务的Pod，从而对客户端隔离了后端Pod的变化。
  

一、Pod

Pod 是可以在 Kubernetes 中创建和管理的、最小的可部署的计算单元。Pod中包含了一个或多个容器，还包括了存储、网络等各个容器共享的资源。Pod支持多种容器环境，Docker则是最流行的容器环境。
简单来说k8s不想直接操作container，因为操作container的事情是docker来做的，k8s中要有自己的最小操作单位，称之为Pod。说白了，Pod就是一个或多个Container的组合。

每个Pod中都有一个pause容器，pause是Kubernetes基础设施的一部分，Kubernetes管理的所有pod里，pause容器是第一个启动的，用于实现Kubernetes集群里pod之间的网络通讯。

二、ReplicaSet

ReplicaSet 的目的是维护一组在任何时候都处于运行状态的 Pod 副本的稳定集合。 因此，它通常用来保证给定数量的、完全相同的 Pod 的可用性。(确保任何时间都有指定数量的 Pod 副本在运行)
先说下Replication Controller。Replication Controller的作用是确保Pod以指定的副本个数运行。
ReplicaSet是Replication Controller升级版。ReplicaSet和Replication Controller之间的唯一区别是对选择器支持。Replication Controller只支持基于等式的selector（env=dev或environment!=qa），但ReplicaSet还支持新的，基于集合的selector（version in (v1.0,v2.0)或env notin (dev, qa)）

2.1 Label（标签）

Label是Kubernetes系统中的一个核心概念。
Label以key/value键值对的形式附加到各种对象上，如Pod、Service、RC、Node等。
Label定义了这些对象的可识别属性，用来对它们进行管理和选择。Label可以在创建时附加到对象上，也可以在对象创建后通过API进行管理。

2.2 Label Selector（标签选择器）

在为对象定义好Label后，其他对象就可以使用Label Selector（选择器）来定义其作用的对象了。
Label Selector的定义由多个逗号分隔的条件组成。

“labels”: {
“key1”: “value1”,
“key2”: “value2”
}

当前有两种Label Selector：
基于等式的（Equality-based）和基于集合的（Set-based），在使用时可以将多个Label进行组合来选择。

1. 基于等式的Label Selector使用等式类的表达式来进行选择：
   name = redis-slave: 选择所有包含Label中key="name"且value="redis-slave"的对象；
   env != production: 选择所有包括Label中的key="env"且value不等于"production"的对象。

2. 基于集合的Label Selector使用集合操作的表达式来进行选择：
   name in (redis-master, redis-slave): 选择所有包含Label中的key="name"且value="redis-master"或"redis-slave"的对象；
   name not in (php-frontend): 选择所有包含Label中的key=“name"且value不等于"php-frontend"的对象。
   ps：在某些对象需要对另一些对象进行选择时，可以将多个Label Selector进行组合，使用逗号”,"进行分隔即可。
   基于等式的LabelSelector和基于集合的Label Selector可以任意组合。
   例如：
   name=redis-slave,env!=production
   name not in (php-frontend),env!=production

三、Deployment

Deployment用于管理Pod、ReplicaSet，可实现滚动升级和回滚应用、扩容和缩容。

四、Service

试想一个问题，ReplicaSet定义了pod的数量是2，当一个pod由于某种原因停止了，ReplicaSet会新建一个pod，以确保运行中的pod数量始终是2。但每个pod都有自己的ip，前端请求不知道这个新pod的ip是什么，那前端的请求如何发送到新pod中呢？
答案是使用Service

k8s的Service定义了一个服务的访问入口地址，前端的应用通过这个入口地址访问其背后的一组由Pod副本组成的集群实例，来自外部的访问请求被负载均衡到后端的各个容器应用上。Service与其后端Pod副本集群之间则是通过Label Selector实现关联。
简单来说前端请求不是直接发送给Pod，而是发送到Service，Service再将请求转发给pod。

上图可能太抽象，我们可以看看下面这张图。
假设我们把一个服务做了高可用，这个服务分别部署在了两个节点上，当我们想访问该服务时，则此时访问的不是pod而是service，service会再给我们做负载均衡。

k8s中的service中有三种类型：

• ClusterIP：提供一个集群内部的虚拟IP以供Pod访问。
• NodePort：在每个Node上打开一个端口以供外部访问。
• LoadBalancer：通过外部的负载均衡器来访问。

五、总结

Pod里是容器，Pod被ReplicaSet管理，ReplicaSet控制pod的数量；ReplicaSet被Deployment管理，Deployment控制pod应用的升级、回滚，当然也能控制pod的数量。Service提供一个统一固定入口，负责将前端请求转发给Pod。
deployment和service yaml:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
  labels:
    app: nginx
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.7.9
        ports:
        - containerPort: 80

---

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
spec:
  ports:
  - port: 81   
    protocol: TCP
    targetPort: 80
  selector:
    app: nginx
  type: NodePort

Deployment：

① apiVersion 是当前配置格式的版本。
② kind 是要创建的资源类型，这里分别创建了Deployment和Service。
③ metadata 是该资源的元数据，name 是必需的元数据项。
④ spec 部分是 Deployment 的规格说明。
⑤ replicas 指明副本数量，默认为 1。
⑥matchLabels 指匹配的pod的标签是什么。
⑦ template 定义 Pod 的模板，这是配置文件的重要部分。
⑧ metadata 定义 Pod 的元数据，至少要定义一个 label。label 的 key 和 value 可以任意指定。
⑨ spec 描述 Pod 的规格，此部分定义 Pod 中每一个容器的属性，name 和 image 是必需的。

Service：

① port Service 服务暴露的端口
② targetPort 容器暴露的端口
③ type Service的类型