练习题-6

# 课后练习题-6

# 理论练习（开放性试题）

涵盖第 8 章的内容。

k8s 中的控制器 (opens new window)是什么？
在 Deployment 的 yaml 配置项中，有哪几个比较重要的字段？
当前有一个 Deployment，副本数为3，通过标签app=run来追踪这三个 Pod。如果我将这三个 Pod 的app标签删除，会发生什么？
有一个 Deployment 正处于运行状态，在不删除控制器的情况下，我该如何修改它的副本数？有哪几种方式？
水平自动扩缩（HPA）有什么用？
某个 HPAv2 同时设置了 CPU 和内存阈值，扩展副本数的条件是超过其中一个（CPU 或内存），还是需要同时超过两个（CPU 和内存）？
当平均负载降低之后，HPA 会立即减少副本数吗？

答案

k8s 中的控制器可以追踪一种或多种集群资源，并确保这些资源以预期状态运行。例如，控制器 Deployment 保证某个命名空间中一定有 N 个指定的 Pod。
字段spec.replicas用于设置副本数，字段spec.template用于配置 Pod 模板，字段spec.selector.matchLabels用于绑定标签并追踪 Pod。
这三个 Pod 会脱离这个控制器，成为独立的 Pod。而 Deployment 会另外创建三个新的 Pod，以填补副本数的空缺。最终的 Pod 数量为6个。
三种：
- 使用kubectl scale命令和--replicas=选项
- 使用kubectl edit命令
- 更改 yaml 文件，然后使用kubectl apply -f命令应用更新
水平自动扩缩（HPA）可以绑定 Deployment 并监测其 Pod 负载情况，当平均负载升高 / 减少的时候，HPA 会自动扩展 / 缩减控制器的副本数。从而解放管理员的双手。
超过其中一个即可。你可以在第 8 章节的第 “4.3.2” 小节中找到实验过程。
不会，因为 HPA 有一段防抖期。当平均负载降下来之后，HPA 会等待一段时间（默认5分钟），如果平均负载在这段时间内没有再次升高，则 HPA 才会降低副本数。

# 实操练习

涵盖第 8 章及前面部分章节的内容。

检查命名空间ns1是否存在，如果不存在，则创建它。
在命名空间default中创建一个 Deployment，要求如下：
- 名称为deploy-default
- 副本数为3
- Pod 模板的镜像为nginx，镜像下载策略为IfNotPresent
- 为 Pod 配置资源限制，CPU 使用上限为300个微核心，内存使用上限为400 MiB
在命名空间ns1中创建一个 Deployment，要求如下：
- 名称为deploy-ns1
- 副本数为2
- Pod 模板的镜像为alpine，镜像下载策略为IfNotPresent
- Pod 在启动时执行命令echo "Hello Deployment!!!" && sleep 9999999
- 为 Pod 设置标签k8s=alpine
- Deployment 根据标签k8s=alpine来追踪这些 Pod
创建一个 HPA，要求如下：
- HPA 名称为hpa-1
- 该 HPA 绑定到控制器deploy-default上
- 最小副本数为1，最大副本数为5
- CPU 阈值为60%
修改控制器deploy-default的副本数为1。
列出所有命名空间中具有k8s=alpine标签的 Pod，并查看这些 Pod 的命令行输出。
删除水平自动扩缩hpa-1
创建新的 HPA，要求如下：
- HPA 名称为hpa-2
- 该 HPA 绑定到控制器deploy-default上
- 最小副本数为2，最大副本数为6
- CPU 阈值为百分比，是资源上限的70%
- 内存阈值为绝对数值，是资源上限的一半（即200 MiB）
（选做）自行使用压力测试工具，对控制器deploy-default进行压力测试，试验 HPA 的有效性。
删除所有的控制器和 HPA。

提示

第四题，通过命令行创建 HPA 的时候，可以使用--name选项来为 HPA 指定名称。

第八题，必需使用 HPA 的 v2 版本。

答案分隔线

# 实操练习答案

# 1. 检查命名空间`ns1`是否存在，如果不存在，则创建它。

# 列出所有命名空间
kubectl get ns

# 创建命名空间 ns1
kubectl create ns ns1

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2
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# 2. 控制器`deploy-default`

在命名空间default中创建一个 Deployment，要求如下： + 名称为deploy-default + 副本数为3 + Pod 模板的镜像为nginx，镜像下载策略为IfNotPresent + 为 Pod 配置资源限制，CPU 使用上限为300个微核心，内存使用上限为400 MiB

快速生成一个 yaml 文件，然后通过 vim 对其进行编辑：

kubectl create deployment deploy-default --image nginx --dry-run=client -o yaml > deploy-default.yaml

vim deploy-default.yaml

1
2
3

这是修改前的配置：

# 旧
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  creationTimestamp: null
  labels:
    app: deploy-default
  name: deploy-default
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: deploy-default
  strategy: {}
  template:
    metadata:
      creationTimestamp: null
      labels:
        app: deploy-default
    spec:
      containers:
      - image: nginx
        name: nginx
        resources: {}
status: {}

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修改后：

# 新
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  creationTimestamp: null
  labels:
    app: deploy-default
  name: deploy-default
  namespace: default        # 命名空间
spec:
  replicas: 3               # 副本数
  selector:
    matchLabels:
      app: deploy-default
  strategy: {}
  template:
    metadata:
      creationTimestamp: null
      labels:
        app: deploy-default
    spec:
      containers:
      - image: nginx        # 镜像
        imagePullPolicy: IfNotPresent       # 镜像下载策略
        name: nginx
        resources:          # 资源限制
          limits:
            cpu: 300m
            memory: 400Mi
status: {}

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创建这个控制器：

kubectl apply -f deploy-default.yaml
kubectl get deployments

1
2

# 3. 控制器`deploy-ns1`

在命名空间ns1中创建一个 Deployment，要求如下： + 名称为deploy-ns1 + 副本数为2 + Pod 模板的镜像为alpine，镜像下载策略为IfNotPresent + Pod 在启动时执行命令echo "Hello Deployment!!!" && sleep 9999999 + 为 Pod 设置标签k8s=alpine + Deployment 根据标签k8s=alpine来追踪这些 Pod

快速生成一个 yaml 文件，然后通过 vim 对其进行编辑：

kubectl create deployment deploy-ns1 --image alpine --dry-run=client -o yaml > deploy-ns1.yaml

vim deploy-ns1.yaml

1
2
3

这是修改前的配置：

# 旧
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  creationTimestamp: null
  labels:
    app: deploy-ns1
  name: deploy-ns1
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: deploy-ns1
  strategy: {}
  template:
    metadata:
      creationTimestamp: null
      labels:
        app: deploy-ns1
    spec:
      containers:
      - image: alpine
        name: alpine
        resources: {}
status: {}

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修改后：

# 新
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  creationTimestamp: null
  labels:
    app: deploy-ns1
  name: deploy-ns1
  namespace: ns1            # 命名空间
spec:
  replicas: 2               # 副本数
  selector:
    matchLabels:
      # app: deploy-ns1
      k8s: alpine           # 追踪标签
  strategy: {}
  template:
    metadata:
      creationTimestamp: null
      labels:
        # app: deploy-ns1
        k8s: alpine         # Pod标签
    spec:
      containers:
      - image: alpine       # 镜像
        imagePullPolicy: IfNotPresent       # 镜像下载策略
        name: alpine
        resources: {}
        # 这个是启动时命令
        command: ['sh', '-c', 'echo "Hello Deployment!!!" && sleep 9999999']
status: {}

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创建这个控制器：

kubectl apply -f deploy-ns1.yaml
kubectl get deployments -n ns1

# 或者
kubectl get deployments -A

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2
3
4
5

# 4. 水平自动扩缩`hpa-1`

创建一个 HPA，要求如下： + HPA 名称为hpa-1 + 该 HPA 绑定到控制器deploy-default上 + 最小副本数为1，最大副本数为5 + CPU 阈值为60%

通过命令行创建这个 HPA：

kubectl autoscale deployment deploy-default --name hpa-1 --min=1 --max=5 --cpu-percent=60

当资源监测情况从<unknown>变为0%时，说明一切正常。

# 5. 修改控制器`deploy-default`的副本数为`1`。

# 方式一
kubectl scale deployment deploy-default --replicas=1

# 方式二
kubectl edit deployment deploy-default

# 方式三
vim deploy-default.yaml
kubectl apply -f deploy-default.yaml

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图中采用最简单的方式一。

# 6. 列出所有命名空间中具有`k8s=alpine`标签的 Pod，并查看这些 Pod 的命令行输出。

kubectl get pods -A -l k8s=alpine

kubectl logs -n ns1 <名称1>
kubectl logs -n ns1 <名称2>

1
2
3
4

# 7. 删除水平自动扩缩`hpa-1`

kubectl delete hpa hpa-1

# 8. 水平自动扩缩`hpa-2`

创建新的 HPA，要求如下： + HPA 名称为hpa-2 + 该 HPA 绑定到控制器deploy-default上 + 最小副本数为2，最大副本数为6 + CPU 阈值为百分比，是资源上限的70% + 内存阈值为绝对数值，是资源上限的一半（即200 MiB）

生成一个 HPAv1 的 yaml 配置文件，然后使用 vim 对其进行编辑：

kubectl autoscale deployment deploy-default --name hpa-2 --min=2 --max=6 --dry-run=client -o yaml > hpa-2.yaml

vim hpa-2.yaml

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2
3

这是修改之前的配置：

# 旧
apiVersion: autoscaling/v1
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
  creationTimestamp: null
  name: hpa-2
spec:
  maxReplicas: 6
  minReplicas: 2
  scaleTargetRef:
    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    name: deploy-default
status:
  currentReplicas: 0
  desiredReplicas: 0

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修改后：

修改版本号v1为v2
添加metrics（度量指标）字段

# 新
apiVersion: autoscaling/v2          # 版本号
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
  creationTimestamp: null
  name: hpa-2
spec:
  maxReplicas: 6
  minReplicas: 2
  scaleTargetRef:
    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    name: deploy-default
  metrics:                          # 度量指标
  - type: Resource                  # 设置 CPU 指标
    resource:
      name: cpu
      target:
        type: Utilization
        averageUtilization: 70
  - type: Resource                  # 设置内存指标
    resource:
      name: memory
      target:
        type: AverageValue
        averageValue: 200Mi
status:
  currentReplicas: 0
  desiredReplicas: 0

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创建这个 HPA：

kubectl apply -f hpa-2.yaml
kubectl get hpa

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2

内存数值2482176的单位是 Byte（字节），2482176 / 1024 = 2424 KiB，2424 / 1024 ≈ 2.3 MiB。

# 9. （选做）自行使用压力测试工具，对控制器`deploy-default`进行压力测试，试验 HPA 的有效性。

1、在任意一台 worker 主机下载压力测试工具：

# worker
yum install httpd-tools

1
2

2、为控制器deploy-default创建网络服务，并记录其 IP 地址：

# master
kubectl expose deployment deploy-default --port=80 --target-port=80 --type=NodePort
kubectl get service

1
2
3

IP 地址为10.108.106.65

3、对控制器进行压力测试：

# worker
ab -t 600 -n 1000000 -c 1000 http://10.108.106.65/

1
2

4、在 master 上查看扩缩情况：

# master
kubectl top pods ; echo ; kubectl get hpa

1
2

第一次和第二次查看。

第三次和第四次查看，最终副本数为6个（达到上限）。

# 10. 删除所有的网络服务、HPA 和控制器。

kubectl delete service deploy-default

kubectl delete hpa hpa-2

kubectl delete deployment deploy-default
kubectl delete deployment deploy-ns1 -n ns1

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6

编辑

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# 理论练习（开放性试题）

# 实操练习

# 实操练习答案

# 1. 检查命名空间ns1是否存在，如果不存在，则创建它。

# 2. 控制器deploy-default

# 3. 控制器deploy-ns1

# 4. 水平自动扩缩hpa-1

# 5. 修改控制器deploy-default的副本数为1。

# 6. 列出所有命名空间中具有k8s=alpine标签的 Pod，并查看这些 Pod 的命令行输出。

# 7. 删除水平自动扩缩hpa-1

# 8. 水平自动扩缩hpa-2

# 9. （选做）自行使用压力测试工具，对控制器deploy-default进行压力测试，试验 HPA 的有效性。

# 10. 删除所有的网络服务、HPA 和控制器。

# 1. 检查命名空间`ns1`是否存在，如果不存在，则创建它。

# 2. 控制器`deploy-default`

# 3. 控制器`deploy-ns1`

# 4. 水平自动扩缩`hpa-1`

# 5. 修改控制器`deploy-default`的副本数为`1`。

# 6. 列出所有命名空间中具有`k8s=alpine`标签的 Pod，并查看这些 Pod 的命令行输出。

# 7. 删除水平自动扩缩`hpa-1`

# 8. 水平自动扩缩`hpa-2`

# 9. （选做）自行使用压力测试工具，对控制器`deploy-default`进行压力测试，试验 HPA 的有效性。