Kubernetes 之Deployments

在 Kubernetes 中，Deployment 是一种控制器（Controller），用于管理一组 Pod 的创建和扩展。它提供了一种声明性的方式来描述应用的期望状态，并确保这些状态被维护。Deployment 控制器会监视你的应用副本数量、健康状态等，并根据需要调整 Pod 的数量。

一个 Deployment 为 Pod 和 ReplicaSet 提供声明式的更新能力。

一、Deployment 对象详解

一个 Deployment 对象包含以下主要字段：

‌apiVersion ‌: 指定 API 的版本，通常是 apps/v1。
‌kind ‌: 指定 Kubernetes 对象的类型，这里是 Deployment。
‌metadata‌: 包含对象的元数据，如名称、命名空间等。
‌spec‌: 描述 Deployment 的期望状态，包括：
- ‌replicas‌: 期望的 Pod 副本数量。
- ‌selector‌: 用于选择 Pod 的标签选择器。
- ‌template‌: 定义 Pod 的模板，包括容器定义、卷、环境变量等。
- ‌strategy ‌: 定义更新策略，如滚动更新（RollingUpdate）或重新创建（Recreate）。
- ‌minReadySeconds‌: Pod 准备就绪前的秒数。
- ‌revisionHistoryLimit‌: 保留的历史版本数。

示例

下面是一个简单的 Deployment 示例，它创建了一个运行 Nginx 的 Pod：

复制代码

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
  labels:
    app: nginx
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.17.8
        ports:
        - containerPort: 80

主要操作命令

‌创建 Deployment‌:
复制代码
```
kubectl apply -f deployment.yaml
```
‌查看 Deployment 状态‌:
复制代码
```
kubectl get deployments
```
‌查看 Deployment 的详细信息‌:
复制代码
```
kubectl describe deployment <deployment-name>
```
‌更新 Deployment‌ (例如，更改镜像版本):
复制代码
```
kubectl set image deployment/<deployment-name> nginx=nginx:1.18.0
```
或者使用 kubectl edit deployment <deployment-name> 直接编辑文件。
‌缩放 Deployment‌ (例如，增加副本数):
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```
kubectl scale deployment <deployment-name> --replicas=5
```

‌删除 Deployment‌:

复制代码

kubectl delete deployment <deployment-name>

进阶使用和最佳实践

‌使用 ConfigMap 和 Secrets‌: 可以将配置信息和敏感信息从 Deployment 中分离出来，使用 ConfigMap 和 Secrets 管理。
‌滚动更新和回滚‌: 使用 Deployment 可以轻松地实现应用的零停机更新，并通过回滚到旧版本快速恢复服务。
‌健康检查‌: 在 Pod 模板中配置 readinessProbe 和 livenessProbe，确保只有健康的 Pod 被服务流量访问。
‌资源限制‌: 通过设置容器的资源请求（requests）和限制（limits），确保应用不会消耗过多资源，影响集群稳定性。
‌标签和选择器‌: 合理使用标签和选择器可以更灵活地管理资源和服务。

二、更新 Deployment

说明：

仅当 Deployment Pod 模板（即 .spec.template）发生改变时，例如模板的标签或容器镜像被更新，才会触发 Deployment 上线。其他更新（如对 Deployment 执行扩缩容的操作）不会触发上线动作。

按照以下步骤更新 Deployment：

先来更新 nginx Pod 以使用 nginx:1.16.1 镜像，而不是 nginx:1.14.2 镜像。
复制代码
```
kubectl set image deployment.v1.apps/nginx-deployment nginx=nginx:1.16.1
```
或者使用下面的命令：
复制代码
```
kubectl set image deployment/nginx-deployment nginx=nginx:1.16.1
```
在这里，deployment/nginx-deployment 表明 Deployment 的名称，nginx 表明需要进行更新的容器，而 nginx:1.16.1 则表示镜像的新版本以及它的标签。

输出类似于：
复制代码
```
deployment.apps/nginx-deployment image updated
```
或者，可以对 Deployment 执行 edit 操作并将 .spec.template.spec.containers[0].image 从 nginx:1.14.2 更改至 nginx:1.16.1。
复制代码
```
kubectl edit deployment/nginx-deployment
```
输出类似于：
复制代码
```
deployment.apps/nginx-deployment edited
```

要查看上线状态，运行：

复制代码

kubectl rollout status deployment/nginx-deployment

输出类似于：

复制代码

Waiting for rollout to finish: 2 out of 3 new replicas have been updated...

或者

复制代码

deployment "nginx-deployment" successfully rolled out

获取关于已更新的 Deployment 的更多信息：

在上线成功后，可以通过运行 kubectl get deployments 来查看 Deployment。输出类似于：
复制代码
```
NAME               READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
nginx-deployment   3/3     3            3           36s
```

运行 kubectl get rs 以查看 Deployment 通过创建新的 ReplicaSet 并将其扩容到 3 个副本并将旧 ReplicaSet 缩容到 0 个副本完成了 Pod 的更新操作：
复制代码
```
kubectl get rs
```
输出类似于：
复制代码
```
NAME                          DESIRED   CURRENT   READY   AGE
nginx-deployment-1564180365   3         3         3       6s
nginx-deployment-2035384211   0         0         0       36s
```

现在运行 get pods 应仅显示新的 Pod：
复制代码
```
kubectl get pods
```
输出类似于：
复制代码
```
NAME                                READY     STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-deployment-1564180365-khku8   1/1       Running   0          14s
nginx-deployment-1564180365-nacti   1/1       Running   0          14s
nginx-deployment-1564180365-z9gth   1/1       Running   0          14s
```
下次要更新这些 Pod 时，只需再次更新 Deployment Pod 模板即可。

Deployment 可确保在更新时仅关闭一定数量的 Pod。默认情况下，它确保至少所需 Pod 的 75% 处于运行状态（最大不可用比例为 25%）。

Deployment 还确保仅所创建 Pod 数量只可能比期望 Pod 数高一点点。默认情况下，它可确保启动的 Pod 个数比期望个数最多多出 125%（最大峰值 25%）。

例如，如果仔细查看上述 Deployment ，将看到它首先创建了一个新的 Pod，然后删除旧的 Pod，并创建了新的 Pod。它不会杀死旧 Pod，直到有足够数量的新 Pod 已经出现。在足够数量的旧 Pod 被杀死前并没有创建新 Pod。它确保至少 3 个 Pod 可用，同时最多总共 4 个 Pod 可用。当 Deployment 设置为 4 个副本时，Pod 的个数会介于 3 和 5 之间。

获取 Deployment 的更多信息

复制代码

kubectl describe deployments

输出类似于：

复制代码

Name:                   nginx-deployment
Namespace:              default
CreationTimestamp:      Thu, 30 Nov 2017 10:56:25 +0000
Labels:                 app=nginx
Annotations:            deployment.kubernetes.io/revision=2
Selector:               app=nginx
Replicas:               3 desired | 3 updated | 3 total | 3 available | 0 unavailable
StrategyType:           RollingUpdate
MinReadySeconds:        0
RollingUpdateStrategy:  25% max unavailable, 25% max surge
Pod Template:
  Labels:  app=nginx
   Containers:
    nginx:
      Image:        nginx:1.16.1
      Port:         80/TCP
      Environment:  <none>
      Mounts:       <none>
    Volumes:        <none>
  Conditions:
    Type           Status  Reason
    ----           ------  ------
    Available      True    MinimumReplicasAvailable
    Progressing    True    NewReplicaSetAvailable
  OldReplicaSets:  <none>
  NewReplicaSet:   nginx-deployment-1564180365 (3/3 replicas created)
  Events:
    Type    Reason             Age   From                   Message
    ----    ------             ----  ----                   -------
    Normal  ScalingReplicaSet  2m    deployment-controller  Scaled up replica set nginx-deployment-2035384211 to 3
    Normal  ScalingReplicaSet  24s   deployment-controller  Scaled up replica set nginx-deployment-1564180365 to 1
    Normal  ScalingReplicaSet  22s   deployment-controller  Scaled down replica set nginx-deployment-2035384211 to 2
    Normal  ScalingReplicaSet  22s   deployment-controller  Scaled up replica set nginx-deployment-1564180365 to 2
    Normal  ScalingReplicaSet  19s   deployment-controller  Scaled down replica set nginx-deployment-2035384211 to 1
    Normal  ScalingReplicaSet  19s   deployment-controller  Scaled up replica set nginx-deployment-1564180365 to 3
    Normal  ScalingReplicaSet  14s   deployment-controller  Scaled down replica set nginx-deployment-2035384211 to 0

你可以看到，当第一次创建 Deployment 时，它创建了一个 ReplicaSet（nginx-deployment-2035384211）并将其直接扩容至 3 个副本。更新 Deployment 时，它创建了一个新的 ReplicaSet （nginx-deployment-1564180365），并将其扩容为 1，等待其就绪；然后将旧 ReplicaSet 缩容到 2，将新的 ReplicaSet 扩容到 2 以便至少有 3 个 Pod 可用且最多创建 4 个 Pod。然后，它使用相同的滚动更新策略继续对新的 ReplicaSet 扩容并对旧的 ReplicaSet 缩容。最后，你将有 3 个可用的副本在新的 ReplicaSet 中，旧 ReplicaSet 将缩容到 0。

说明：

Kubernetes 在计算 availableReplicas 数值时不考虑终止过程中的 Pod， availableReplicas 的值一定介于 replicas - maxUnavailable 和 replicas + maxSurge 之间。因此，你可能在上线期间看到 Pod 个数比预期的多，Deployment 所消耗的总的资源也大于 replicas + maxSurge 个 Pod 所用的资源，直到被终止的 Pod 所设置的 terminationGracePeriodSeconds 到期为止。

翻转（多 Deployment 动态更新）

Deployment 控制器每次注意到新的 Deployment 时，都会创建一个 ReplicaSet 以启动所需的 Pod。如果更新了 Deployment，则控制标签匹配 .spec.selector 但模板不匹配 .spec.template 的 Pod 的现有 ReplicaSet 被缩容。最终，新的 ReplicaSet 缩放为 .spec.replicas 个副本，所有旧 ReplicaSet 缩放为 0 个副本。

当 Deployment 正在上线时被更新，Deployment 会针对更新创建一个新的 ReplicaSet 并开始对其扩容，之前正在被扩容的 ReplicaSet 会被翻转，添加到旧 ReplicaSet 列表并开始缩容。

例如，假定你在创建一个 Deployment 以生成 nginx:1.14.2 的 5 个副本，但接下来更新 Deployment 以创建 5 个 nginx:1.16.1 的副本，而此时只有 3 个 nginx:1.14.2 副本已创建。在这种情况下，Deployment 会立即开始杀死 3 个 nginx:1.14.2 Pod，并开始创建 nginx:1.16.1 Pod。它不会等待 nginx:1.14.2 的 5 个副本都创建完成后才开始执行变更动作。

更改标签选择算符

Deployment 的标签选择算符在创建后不可更改 ；它无法通过 kubectl patch、kubectl edit、kubectl apply 或 helm upgrade 等工具进行更新。

如果必须更改选择算符，则必须删除 Deployment 并重新创建。你务必要谨慎操作，并确保自己理解以下潜在影响：

新增内容： 当你使用条件更苛刻的选择算符创建新的 Deployment 时，新 Deployment 必须拥有合适的 Pod 模板。如果你已有清单文件，并对其进行编辑以缩小选择算符的范围，则需要编辑该 Deployment 中 Pod 模板的元数据，添加新的标签以与之匹配，否则 API 服务器将返回验证错误。将被执行的变更是一个非覆盖性质 的变更：新的 Deployment 将无法"看到"旧的 Pod（缺少新标签），导致旧的 ReplicaSet 被孤立，与此同时一个全新的 ReplicaSet 会被创建。
值更新： 更改选择算符中某些键的现有值（例如，从 v1 到 v2）会导致与添加相同的行为（孤立加上重新创建）。
移除操作： 从 Deployment 选择算符中移除已有的键时不需要更改 Pod 模板标签。这类变更是覆盖性质的：新的、范围更广的选择算符将匹配旧的 Pod。现有的 ReplicaSet 不会被孤立，也不会创建新的 ReplicaSet，但请注意，已移除的标签仍然存在于任何现有的 Pod 和 ReplicaSet 中。你可以通过触发 Deployment 的滚动更新来清理这些标签。