Kubernetes概念：工作负载：工作负载管理：1. Deployments

Deployments

官方文档：https://kubernetes.io/zh-cn/docs/concepts/workloads/controllers/deployment/
API：https://kubernetes.io/zh-cn/docs/reference/kubernetes-api/workload-resources/deployment-v1/#Deployment

一个 Deployment 为 Pod 和 ReplicaSet 提供声明式的更新能力。
你负责描述 Deployment 中的目标状态，而 Deployment 控制器（Controller） 以受控速率更改实际状态， 使其变为期望状态。你可以定义 Deployment 以创建新的 ReplicaSet，或删除现有 Deployment， 并通过新的 Deployment 收养其资源。

用例

以下是 Deployments 的典型用例（作用）：

  • 创建 Deployment 以将 ReplicaSet 上线。ReplicaSet 在后台创建 Pod。 检查 ReplicaSet 的上线状态，查看其是否成功。
  • 通过更新 Deployment 的 PodTemplateSpec，声明 Pod 的新状态 。 新的 ReplicaSet 会被创建，Deployment 以受控速率将 Pod 从旧 ReplicaSet 迁移到新 ReplicaSet。 每个新的 ReplicaSet 都会更新 Deployment 的修订版本。
  • 如果 Deployment 的当前状态不稳定，回滚到较早的 Deployment 版本。 每次回滚都会更新 Deployment 的修订版本。
  • 扩大 Deployment 规模以承担更多负载。
  • 暂停 Deployment 的上线 以应用对 PodTemplateSpec 所作的多项修改， 然后恢复其执行以启动新的上线版本。
  • 使用 Deployment 状态来判定上线过程是否出现停滞。
  • 清理较旧的不再需要的 ReplicaSet 。
    下面是一个 Deployment 示例。其中创建了一个 ReplicaSet，负责启动三个 nginx Pod：controllers/nginx-deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: nginx-deploymentlabels:app: nginx
spec:replicas: 3selector:matchLabels:app: nginxtemplate:metadata:labels:app: nginxspec:containers:- name: nginximage: nginx:1.14.2ports:- containerPort: 80

在该例中：

  • 创建名为 nginx-deployment（由 .metadata.name 字段标明）的 Deployment。 该名称将成为后续创建 ReplicaSet 和 Pod 的命名基础。
  • 该 Deployment 创建一个 ReplicaSet，它创建三个（由 .spec.replicas 字段标明）Pod 副本。
  • .spec.selector 字段定义所创建的 ReplicaSet 如何查找要管理的 Pod。 在这里，你选择spec.selector.matchLabels在 Pod 模板中定义的标签（app: nginx）。 不过，更复杂的选择规则是也可能的，只要 Pod 模板本身满足所给规则即可。

说明：
.spec.selector.matchLabels 字段是 {key,value} 键值对映射。 在 matchLabels 映射中的每个 {key,value} 映射等效于 matchExpressions 中的一个元素， 即其 key 字段是 “key”，operator 为 “In”，values 数组仅包含 “value”。 在 matchLabels 和 matchExpressions 中给出的所有条件都必须满足才能匹配。

  • template 字段包含以下子字段：
    • Pod 被使用 .metadata.labels 字段打上 app: nginx 标签。
    • Pod 模板规约（即 .template.spec 字段）指示 Pod 运行一个 nginx 容器， 该容器运行版本为 1.14.2 的 nginx Docker Hub 镜像。
    • 创建一个容器并使用 .spec.template.spec.containers[0].name 字段将其命名为 nginx。

总结：共有三个app: nginx，分别作用是，定义Deployment 的 labels；第二个，给Deployment选择 app: nginx 标签的pod模板；给这个pod模板打上 app: nginx 标签。

按照以下步骤创建上述 Deployment ：

  1. 通过运行以下命令创建 Deployment ：
kubectl apply -f https://k8s.io/examples/controllers/nginx-deployment.yaml
  1. 运行 kubectl get deployments 检查 Deployment 是否已创建。 如果仍在创建 Deployment，则输出类似于：
NAME               READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
nginx-deployment   0/3     0            0           1s
  • 在检查集群中的 Deployment 时，所显示的字段有：
    • NAME 列出了名字空间中 Deployment 的名称。
    • READY 显示应用程序的可用的“副本”数。显示的模式是“就绪个数/期望个数”。
    • UP-TO-DATE 显示为了达到期望状态已经更新的副本数。
    • AVAILABLE 显示应用可供用户使用的副本数。
    • AGE 显示应用程序运行的时间。
      请注意期望副本数是根据 .spec.replicas 字段设置 3。
  1. 要查看 Deployment 上线状态，运行 kubectl rollout status deployment/nginx-deployment。输出类似于：
Waiting for rollout to finish: 2 out of 3 new replicas have been updated...
deployment "nginx-deployment" successfully rolled out
  1. 几秒钟后再次运行 kubectl get deployments。输出类似于：
NAME               READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
nginx-deployment   3/3     3            3           18s

注意 Deployment 已创建全部三个副本，并且所有副本都是最新的（它们包含最新的 Pod 模板） 并且可用。

  1. 要查看 Deployment 创建的 ReplicaSet（rs），运行 kubectl get rs。 输出类似于：
NAME                          DESIRED   CURRENT   READY   AGE
nginx-deployment-75675f5897   3         3         3       18s
  • ReplicaSet 输出中包含以下字段：
    • NAME 列出名字空间中 ReplicaSet 的名称；
    • DESIRED 显示应用的期望副本个数，即在创建 Deployment 时所定义的值。 此为期望状态；
    • CURRENT 显示当前运行状态中的副本个数；
    • READY 显示应用中有多少副本可以为用户提供服务；
    • AGE 显示应用已经运行的时间长度。
      注意 ReplicaSet 的名称格式始终为 [Deployment 名称]-[哈希]。 该名称将成为所创建的 Pod 的命名基础。 其中的哈希字符串与 ReplicaSet 上的 pod-template-hash 标签一致。
  1. 要查看每个 Pod 自动生成的标签，运行 kubectl get pods --show-labels。 输出类似于：
NAME                                READY     STATUS    RESTARTS   AGE       LABELS
nginx-deployment-75675f5897-7ci7o   1/1       Running   0          18s       app=nginx,pod-template-hash=75675f5897
nginx-deployment-75675f5897-kzszj   1/1       Running   0          18s       app=nginx,pod-template-hash=75675f5897
nginx-deployment-75675f5897-qqcnn   1/1       Running   0          18s       app=nginx,pod-template-hash=75675f5897

所创建的 ReplicaSet 确保总是存在三个 nginx Pod。

说明：
你必须在 Deployment 中指定适当的选择算符和 Pod 模板标签（在本例中为 app: nginx）。 标签或者选择算符不要与其他控制器（包括其他 Deployment 和 StatefulSet）重叠。 Kubernetes 不会阻止你这样做，但是如果多个控制器具有重叠的选择算符， 它们可能会发生冲突执行难以预料的操作。

Pod-template-hash 标签

注意：
不要更改此标签。
Deployment 控制器将 pod-template-hash 标签添加到 Deployment 所创建或收留的每个 ReplicaSet 。
此标签可确保 Deployment 的子 ReplicaSet 不重叠。 标签是通过对 ReplicaSet 的 PodTemplate 进行哈希处理。 所生成的哈希值被添加到 ReplicaSet 选择算符、Pod 模板标签，并存在于在 ReplicaSet 可能拥有的任何现有 Pod 中。

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。

  1. 先来更新 nginx Pod 以使用 nginx:1.16.1 镜像，而不是 nginx:1.14.2 镜像。
kubectl set image deployment.v1.apps/nginx-deployment nginx=nginx:1.16.1
或者
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。

  1. 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。
kubectl edit deployment/nginx-deployment
  1. 要查看上线状态
kubectl rollout status deployment/nginx-deployment

获取 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。
  • 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。
  • 现在运行 kubectl get pods 应仅显示新的 Pod。
  • kubectl describe deployments

回滚 Deployment

有时，你可能想要回滚 Deployment；例如，当 Deployment 不稳定时（例如进入反复崩溃状态）。 默认情况下，Deployment 的所有上线记录都保留在系统中，以便可以随时回滚 （你可以通过修改修订历史记录限制来更改这一约束）。

检查 Deployment 上线历史

首先，检查 Deployment 修订历史：kubectl rollout history deployment/nginx-deployment
要查看修订历史的详细信息，运行：kubectl rollout history deployment/nginx-deployment --revision=2

回滚到之前的修订版本

按照下面给出的步骤将 Deployment 从当前版本回滚到以前的版本（即版本 2）。
假定现在你已决定撤消当前上线并回滚到以前的修订版本：kubectl rollout undo deployment/nginx-deployment
或者，你也可以通过使用 --to-revision 来回滚到特定修订版本：kubectl rollout undo deployment/nginx-deployment --to-revision=2
检查回滚是否成功以及 Deployment 是否正在运行，运行：kubectl get deployment nginx-deployment
获取 Deployment 描述信息：kubectl describe deployment nginx-deployment

缩放 Deployment

你可以使用如下指令缩放 Deployment：kubectl scale deployment/nginx-deployment --replicas=10
假设集群启用了Pod 的水平自动缩放， 你可以为 Deployment 设置自动缩放器，并基于现有 Pod 的 CPU 利用率选择要运行的 Pod 个数下限和上限。kubectl autoscale deployment/nginx-deployment --min=10 --max=15 --cpu-percent=80

比例缩放

RollingUpdate 的 Deployment 支持同时运行应用程序的多个版本。 当自动缩放器缩放处于上线进程（仍在进行中或暂停）中的 RollingUpdate Deployment 时， Deployment 控制器会平衡现有的活跃状态的 ReplicaSet（含 Pod 的 ReplicaSet）中的额外副本， 以降低风险。这称为 比例缩放（Proportional Scaling）。
例如，你运行一个 10 个副本的 Deployment，其 maxSurge=3，maxUnavailable=2。

暂停、恢复 Deployment 的上线过程

在你更新一个 Deployment 的时候，或者计划更新它的时候， 你可以在触发一个或多个更新之前暂停 Deployment 的上线过程。 当你准备应用这些变更时，你可以重新恢复 Deployment 上线过程。 这样做使得你能够在暂停和恢复执行之间应用多个修补程序，而不会触发不必要的上线操作。
使用如下指令暂停上线：kubectl rollout pause deployment/nginx-deployment
接下来更新 Deployment 镜像：kubectl set image deployment/nginx-deployment nginx=nginx:1.16.1
注意没有新的上线被触发：kubectl rollout history deployment/nginx-deployment
获取上线状态验证现有的 ReplicaSet 没有被更改：kubectl get rs
你可以根据需要执行很多更新操作，例如，可以要使用的资源：kubectl set resources deployment/nginx-deployment -c=nginx --limits=cpu=200m,memory=512Mi
最终，恢复 Deployment 上线并观察新的 ReplicaSet 的创建过程，其中包含了所应用的所有更新：kubectl rollout resume deployment/nginx-deployment
观察上线的状态，直到完成。kubectl get rs -w

编写 Deployment 规约

同其他 Kubernetes 配置一样， Deployment 需要 .apiVersion，.kind 和 .metadata 字段。 有关配置文件的其他信息，请参考部署 Deployment、 配置容器和使用 kubectl 管理资源等相关文档。
当控制面为 Deployment 创建新的 Pod 时，Deployment 的 .metadata.name 是命名这些 Pod 的部分基础。 Deployment 的名称必须是一个合法的 DNS 子域值， 但这会对 Pod 的主机名产生意外的结果。为获得最佳兼容性，名称应遵循更严格的 DNS 标签规则。
Deployment 还需要 .spec 部分。

Pod 模板

.spec 中只有 .spec.template 和 .spec.selector 是必需的字段。
.spec.template 是一个 Pod 模板。 它和 Pod 的语法规则完全相同。 只是这里它是嵌套的，因此不需要 apiVersion 或 kind。
除了 Pod 的必填字段外，Deployment 中的 Pod 模板必须指定适当的标签和适当的重新启动策略。 对于标签，请确保不要与其他控制器重叠。请参考选择算符。
只有 .spec.template.spec.restartPolicy 等于 Always 才是被允许的，这也是在没有指定时的默认设置。

副本

.spec.replicas 是指定所需 Pod 的可选字段。它的默认值是1。
如果你对某个 Deployment 执行了手动扩缩操作（例如，通过 kubectl scale deployment deployment --replicas=X）， 之后基于清单对 Deployment 执行了更新操作（例如通过运行 kubectl apply -f deployment.yaml），那么通过应用清单而完成的更新会覆盖之前手动扩缩所作的变更。
如果一个 HorizontalPodAutoscaler （或者其他执行水平扩缩操作的类似 API）在管理 Deployment 的扩缩， 则不要设置 .spec.replicas。
恰恰相反，应该允许 Kubernetes 控制面来自动管理 .spec.replicas 字段。

选择算符

.spec.selector 是指定本 Deployment 的 Pod 标签选择算符的必需字段。
.spec.selector 必须匹配 .spec.template.metadata.labels，否则请求会被 API 拒绝。
在 API apps/v1版本中，.spec.selector 和 .metadata.labels 如果没有设置的话， 不会被默认设置为 .spec.template.metadata.labels，所以需要明确进行设置。 同时在 apps/v1版本中，Deployment 创建后 .spec.selector 是不可变的。
当 Pod 的标签和选择算符匹配，但其模板和 .spec.template 不同时，或者此类 Pod 的总数超过 .spec.replicas 的设置时，Deployment 会终结之。 如果 Pod 总数未达到期望值，Deployment 会基于 .spec.template 创建新的 Pod。

你不应直接创建与此选择算符匹配的 Pod，也不应通过创建另一个 Deployment 或者类似于 ReplicaSet 或 ReplicationController 这类控制器来创建标签与此选择算符匹配的 Pod。 如果这样做，第一个 Deployment 会认为它创建了这些 Pod。 Kubernetes 不会阻止你这么做。

如果有多个控制器的选择算符发生重叠，则控制器之间会因冲突而无法正常工作。

策略

.spec.strategy 策略指定用于用新 Pod 替换旧 Pod 的策略。 .spec.strategy.type 可以是 “Recreate” 或 “RollingUpdate”。“RollingUpdate” 是默认值

重新创建 Deployment

如果 .spec.strategy.type==Recreate，在创建新 Pod 之前，所有现有的 Pod 会被杀死。

说明：
这只会确保为了升级而创建新 Pod 之前其他 Pod 都已终止。如果你升级一个 Deployment， 所有旧版本的 Pod 都会立即被终止。控制器等待这些 Pod 被成功移除之后， 才会创建新版本的 Pod。如果你手动删除一个 Pod，其生命周期是由 ReplicaSet 来控制的， 后者会立即创建一个替换 Pod（即使旧的 Pod 仍然处于 Terminating 状态）。 如果你需要一种“最多 n 个”的 Pod 个数保证，你需要考虑使用 StatefulSet。

滚动更新 Deployment

Deployment 会在 .spec.strategy.type==RollingUpdate时，采取 滚动更新的方式更新 Pod。你可以指定 maxUnavailable 和 maxSurge 来控制滚动更新过程。

最大不可用

.spec.strategy.rollingUpdate.maxUnavailable 是一个可选字段， 用来指定更新过程中不可用的 Pod 的个数上限。该值可以是绝对数字（例如，5），也可以是所需 Pod 的百分比（例如，10%）。百分比值会转换成绝对数并去除小数部分。 如果 .spec.strategy.rollingUpdate.maxSurge 为 0，则此值不能为 0。 默认值为 25%。
例如，当此值设置为 30% 时，滚动更新开始时会立即将旧 ReplicaSet 缩容到期望 Pod 个数的70%。 新 Pod 准备就绪后，可以继续缩容旧有的 ReplicaSet，然后对新的 ReplicaSet 扩容， 确保在更新期间可用的 Pod 总数在任何时候都至少为所需的 Pod 个数的 70%。

最大峰值

.spec.strategy.rollingUpdate.maxSurge 是一个可选字段，用来指定可以创建的超出期望 Pod 个数的 Pod 数量。此值可以是绝对数（例如，5）或所需 Pod 的百分比（例如，10%）。 如果 MaxUnavailable 为 0，则此值不能为 0。百分比值会通过向上取整转换为绝对数。 此字段的默认值为 25%。
例如，当此值为 30% 时，启动滚动更新后，会立即对新的 ReplicaSet 扩容，同时保证新旧 Pod 的总数不超过所需 Pod 总数的 130%。一旦旧 Pod 被杀死，新的 ReplicaSet 可以进一步扩容， 同时确保更新期间的任何时候运行中的 Pod 总数最多为所需 Pod 总数的 130%。

以下是一些使用 maxUnavailable 和 maxSurge 的滚动更新 Deployment 的示例：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: nginx-deploymentlabels:app: nginx
spec:replicas: 3selector:matchLabels:app: nginxtemplate:metadata:labels:app: nginxspec:containers:- name: nginximage: nginx:1.14.2ports:- containerPort: 80strategy:type: RollingUpdaterollingUpdate:maxSurge: 1maxUnavailable: 1

等等

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