Kubernetes的DaemonSet（上篇）

背景

静儿作为美团容器化团队HULK的一员，经常需要和Kubernetes(k8s)打交道。第一次登陆node(宿主机)的时候，发现连续登陆几台都看到了Prometheus-Node-Exporter字样的docker进程。他们和普通的Pod(容器)一样，占用IP等资源，占用宿主机允许的pod数上限。后来通过看书了解到这是DaemonSet控制管理的Pod.

DaemonSet官方文档译文

一个DaemonSet确保了所有的node上仅有一个的Pod的一个实例。当node被添加到集群中，Pod也被添加上去。当node被从集群移除，这些Pod会被垃圾回收。删除一个DaemonSet将会清理它创建的Pod。

举一些DaemonSet典型用法的例子：

在每个node上运行一个集群存储守护进程，例如glusterd、ceph
在每个node上运行一个日志集合，例如fuentd或者logstash
在每个node上运行一个node监控后台线程，例如Prometheus Node Exporter，collectd，Dynatrace OneAgent，AppDynamics Agent，Datadog agent，New Relic agent，Ganglia gmod 或者Instana agent.

在一种简单的场合下，一个DeamonSet会被使用在任意种后台线程、覆盖所有的node。在更复杂的安装方式中，多个DaemonSet会被用于一种后台线程。但是在不同的硬件类型会对应不同的标识或者不同的内存和CPU请求。

写一个DaemonSet Spec

创建一个DaemonSet

在YAML文件中生命一个DaemonSet。daemonset.yaml文件描述了一个运行着fluentd-elasticsearch的docker镜像的DaemonSet。

controllers/daemonset.yaml

apiVersion: apps/v1kind: DaemonSetmetadata:  name: fluentd-elasticsearch  namespace: kube-system  labels:    k8s-app: fluentd-loggingspec:  selector:    matchLabels:      name: fluentd-elasticsearch  template:    metadata:      labels:        name: fluentd-elasticsearch    spec:      tolerations:      - key: node-role.kubernetes.io/master        effect: NoSchedule      containers:      - name: fluentd-elasticsearch        image: k8s.gcr.io/fluentd-elasticsearch:1.20        resources:          limits:            memory: 200Mi          requests:            cpu: 100m            memory: 200Mi        volumeMounts:        - name: varlog          mountPath: /var/log        - name: varlibdockercontainers          mountPath: /var/lib/docker/containers          readOnly: true      terminationGracePeriodSeconds: 30      volumes:      - name: varlog        hostPath:          path: /var/log      - name: varlibdockercontainers        hostPath:          path: /var/lib/docker/containers

创建一个基于YAML文件的DaemonSet

kubectl create -f https://k8s.io/examples/controllers/daemonset.yaml

所需的字段

和其他的Kubernetes配置文件一样，一个DaemonSet需要apiVersion，kind和metadata字段。配置文件的通用信息，可以看deploying application，configuring containers和object management using kubectl文档。

一个DaemonSet也需要一个spec区

Pod模板

.spec.template是.spec的必需字段。

.spec.template是一个pod模板。除了是嵌套的并且没有apiVersion或者kind之外，它的schema和pod是一样的。

除了pod必需的字段，在DaemonSet中的pod模板必需指定合适的label（详见pod selector）。

在DaemonSet中的pod模板必需要有一个Always的RestartPolicy。如果没有明确指定，默认也是Aways。

Pod选择器

.spec.selector字段是pod的选择器。它的功能和job的.spec.selector一样。

在Kubernetes1.8中，必需指定一个带有.spec.template的pod选择器。当pod选择器为空时将不会再是默认的选择器。选择器默认和kubectl apply是不兼容的。一旦DaemonSet被创建，.spec.selector就不能变了。一旦改变了pod选择器，可能会导致意外将这个pod变成「孤岛」。用户会很迷惑。

.spec.selector是有两个字段组成的对象：

matchLabels - 和ReplicationController的.spec.selector是一样的
matchExpressions - 通过制定key、values列表、operatorl来定制更加精细的选择器。

指定了两个，它们的作用关系是and。

一旦.spec.selector被指定，就必须和.spec.template.metadata.labels匹配。不匹配的配置会被API拒掉。

同时，用户平时也不应该创建匹配这些选择器的标签。包括直接创建、通过其他的DaemonSet创建，或者通过其他的像ReplicaSet这样的控制器来创建。否则，DaemonSet控制器会认为这些pod是自己创建的。但是如果说想手动创建一个值不同的pod放在node上做测试就另当别论了。

在指定node上运行pod

指定.spec.template.spec.nodeSelector，DaemonSet控制器会在node上创建一个匹配node选择器的pod。同时，如果指定.spec.template.spec.affinity，这时候DaemonSet控制器会创建匹配node的affinity的pod。如果什么两者都不指定，DaemonSet控制器将会在所有node上创建pod。

Daemon的pod是怎么被调度的

通过DaemonSet控制器来调度（1.12版本被禁用）

pod实际运行的设备通常是Kubernetes调度器来选择的。但是DaemonSet控住器创建的pod是已经指定好了设备的(Pod在创建时.spec.nodeName已经被指定了，所以会被调度器忽略)。基于这个原因：

node节点上的字段unschedulable会被DaemonSet控制器忽略。
DaemonSet控制器在调度还没开始时就会创建Pod来帮助启动集群。

被默认调度器调度（1.12版本开始默认启动）

DaemonSet确保所有有资格的node运行一个pod的一个实例。一般来说，Kubernetes控制器决定了一个Pod选择哪个node。但是DaemonSet控制器却负责创建和调度DaemonSet的pod。这引入了下面的问题：

不一致的Pod行为：普通Pod会以Pending状态创建出来等待调度。但是DaemonSet的Pod的初始状态却不是Pending。这让用户很疑惑。
默认调度器处理Pod优先权(Pod preemption)。当preemption被启用，DaemonSet控制器在做调度决策时就不考虑pod优先权。

ScheduleDaemonSetPods允许你使用默认调度器而不是DaemonSet控制器来调度。这是通过添加NodeAffinity项而不是.spec.nodeName到DaemonSet的Pod来实现的。默认调度被应用于绑定pod到目标宿主机。DaemonSet Pod的node affinity已经存在时会被替换。DaemonSet控制器只在创建或者修改DaemonSet Pod时才会这样。不会修改DaemonSet的spec.template。

nodeAffinity:  requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:    nodeSelectorTerms:    - matchFields:      - key: metadata.name        operator: In        values:        - target-host-name

污点和容忍

Daemon Pod支持污点和容忍。下面的容忍会根据相应的特性被自动添加到DaemonSet。

总结

初学一个技术如果感觉无法下手，学了也记不住的赶脚。不如先从一个问题出发：为什么会有这个Pod存在？这样先进行感知再系统学习。

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