What is ReplicaSet ?

ReplicaSet 是用來確保在 k8s 中，在資源允許的前提下，指定的 pod 的數量會跟使用者所期望的一致，也就是所謂的 desired status。

而 ReplicaSet 其實是 ReplicationController 的進化版，其中的差別僅在於 ReplicaSet 支援 set-based label selector，而 ReplicationController 僅支援 equality-based label selector。

如何使用 ReplicaSet?

官方建議 ReplicaSet 要搭配 Deployment 一起來使用，原因如下：

若是有 rolling update 的需求只有在 Deployment 有相關的 kubectl 指令可以協助，單單使用 ReplicaSet 是沒有的
Deployment 是個更上層的抽象概念，也因此支援了更多好用的 feature，因此官方才會建議不要單獨使用 ReplicaSet，而是使用 Deployment，並將 ReplicaSet 的資訊設定到 Deployment 的 spec 中

ReplicaSet 定義說明

範例介紹

以下用一個簡單的範例來介紹 ReplicaSet 的結構定義：

# apiVersion, kind, metadata 是必備欄位
apiVersion: apps/v1
kind: ReplicaSet
metadata:
  name: frontend
  # replicaset 也可以定義 label
  # 一般會與 .spec.template.metadata.labels 設定相同，但不同其實也沒差
  labels:
    app: guestbook
    tier: frontend
# 以下透過 spec 設定 replicaset 的規格 
spec:
  # 要產生幾份副本(沒設定則預設為 1)
  replicas: 3
  # 設定 label selector，用來選擇產生副本用的 pod
  selector:
    matchLabels:
      tier: frontend
    matchExpressions:
      - {key: tier, operator: In, values: [frontend]}
  # .spec.template 是 .spec 中唯一的必要欄位
  # 其實就是 pod template
  template:
    metadata:
      # .spec.template.metadata.labels 必須符合 .spec.selector 中的設定才行
      # 否則 API server 會拒絕產生此物件
      labels:
        app: guestbook
        tier: frontend
    spec:
      # 所有 .spec.template.spec.restartPolicy 的設定，僅能設定為 Always (同時也是預設值)
      containers:
      - name: php-redis
        image: gcr.io/google_samples/gb-frontend:v3
        resources:
          requests:
            cpu: 100m
            memory: 100Mi
        env:
        - name: GET_HOSTS_FROM
          value: dns
          # If your cluster config does not include a dns service, then to
          # instead access environment variables to find service host
          # info, comment out the 'value: dns' line above, and uncomment the
          # line below.
          # value: env
        ports:
        - containerPort: 80

使用上需要注意的事情

在設定 ReplicaSet 的時候，有幾點是必須注意的：

.spec.template.metadata.labels 的設定必須符合 .spec.selector，否則 API server 會拒絕產生此物件
從 v1.9 後，apiVersion 已經從 apps/v1beta2 改為 apps/v1
當 ReplicaSet 物件建立後，不要建立帶有完全相同 label 組合設定的 pod, deployment 或是其他 replicaset，這樣會造成運作上的混淆 (k8s 並不會阻止你這麼做….)
如果有建立多個帶有相同 label selector 的 controller，刪除這件事情你就要自己動手了
.spec.replicas 若沒有設定就預設為 1
如果要運行一個執行完工作就自動終止的 pod，就不要使用 ReplicaSet，而是要改用 Job
如果要運行一個 machine level 的功能(例如：monitoring, logging)，確保 pod lifetime 與 machine lifetime 一致，且希望這個 pod 可以比其他 pod 更早啟動，也不要使用 ReplicaSet，而是要改用 DaemonSet

ReplicaSet 相關操作

刪除 ReplicaSet & 相關的 Pod

透過 kubectl delete 刪除，k8s 中的 Garbage Controller 會自動的刪除相對應的 pod。

但若是透過 REST API k的方式，則必須要將 propagationPolicy 設定為 Foreground 才可以：

$ kubectl proxy --port=8080

$ curl -X DELETE  'localhost:8080/apis/extensions/v1beta1/namespaces/default/replicasets/frontend' \
> -d '{"kind":"DeleteOptions","apiVersion":"v1","propagationPolicy":"Foreground"}' \
> -H "Content-Type: application/json"

僅刪除 ReplicaSet

若只要刪除 ReplicaSet 而不影響 pod，透過 kubectl delete 搭配 --cascade=false 參數就可以完成。

若使用 REST API，則必須要將 propagationPolicy 設定為 Orphan：

$ kubectl proxy --port=8080

$ curl -X DELETE  'localhost:8080/apis/extensions/v1beta1/namespaces/default/replicasets/frontend' \
> -d '{"kind":"DeleteOptions","apiVersion":"v1","propagationPolicy":"Orphan"}' \
> -H "Content-Type: application/json"

將 ReplicaSet 與 Pod 隔離

通常會這麼做的目的大多在於進行 debugging 或是 data recovery。

作法不困難，只要修改 pod label，讓 ReplicaSet 的 label selector 選不到該 pod 即可；但同時要搭配調整 ReplicaSet 中的 .spec.replicas 的設定，不然新的 pod 又會被產生出來。

ReplicaSet Scaling

調整 .spec.replicas 設定即可，k8s 會自動維護使用者所指定的 desired status。

與 HPA(Horizontal Pod Autoscaler Target) 的搭配

透過與 Horizontal Pod Autoscaler Target(HPA) 搭配，可以指定 ReplicaSet Scaling 的上下限範圍，在資源使用率達到指定門檻時，讓 k8s 自動進行 scale out/in，以下是個簡單範例：

apiVersion: autoscaling/v1
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
  name: frontend-scaler
spec:
  # 指定要搭配的 resource object，這裡是 ReplicaSet
  scaleTargetRef:
    kind: ReplicaSet
    name: frontend
  # 指定 scale in/out 的 pod 數量為 3~10 個
  minReplicas: 3
  maxReplicas: 10
  # 資源使用率門檻為 CPU 使用率 50%
  targetCPUUtilizationPercentage: 50

References

ReplicaSet - Kubernetes

小信豬的原始部落

[Kubernetes] ReplicaSet 介紹