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Deployment 解决服务编排问题

发布于 2024-04-14 21:27:37 字数 15721 浏览 34 评论 0

为了更好的解决服务编排的问题，kubernetes 在 V1.2 版本开始，引入了 Deployment 控制器。值得一提的是，这种控制器并不直接管理 pod，而是通过管理 ReplicaSet 来简介管理 Pod，即：Deployment 管理 ReplicaSet，ReplicaSet 管理 Pod。所以 Deployment 比 ReplicaSet 功能更加强大。

Deployment 主要功能有下面几个：

  • 支持 ReplicaSet 的所有功能
  • 支持发布的停止、继续
  • 支持滚动升级和回滚版本
apiVersion: apps/v1 # 版本号
kind: Deployment # 类型       
metadata: # 元数据
  name: # rs 名称 
  namespace: # 所属命名空间 
  labels: #标签
    controller: deploy
spec: # 详情描述
  replicas: 3 # 副本数量
  revisionHistoryLimit: 3 # 保留历史版本
  paused: false # 暂停部署，默认是 false
  progressDeadlineSeconds: 600 # 部署超时时间（s），默认是 600
  strategy: # 策略
    type: RollingUpdate # 滚动更新策略
    rollingUpdate: # 滚动更新
      maxSurge: 30% # 最大额外可以存在的副本数，可以为百分比，也可以为整数
      maxUnavailable: 30% # 最大不可用状态的 Pod 的最大值，可以为百分比，也可以为整数
  selector: # 选择器，通过它指定该控制器管理哪些 pod
    matchLabels:      # Labels 匹配规则
      app: nginx-pod
    matchExpressions: # Expressions 匹配规则
      - {key: app, operator: In, values: [nginx-pod]}
  template: # 模板，当副本数量不足时，会根据下面的模板创建 pod 副本
    metadata:
      labels:
        app: nginx-pod
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.17.1
        ports:
        - containerPort: 80

3.1 创建 deployment

创建 pc-deployment.yaml，内容如下：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment      
metadata:
  name: pc-deployment
  namespace: dev
spec: 
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-pod
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-pod
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.17.1

# 创建 deployment
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pc-deployment.yaml --record=true
deployment.apps/pc-deployment created
​
# 查看 deployment
# UP-TO-DATE 最新版本的 pod 的数量
# AVAILABLE  当前可用的 pod 的数量
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get deploy pc-deployment -n dev
NAME            READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
pc-deployment   3/3     3            3           15s
​
# 查看 rs
# 发现 rs 的名称是在原来 deployment 的名字后面添加了一个 10 位数的随机串
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get rs -n dev
NAME                       DESIRED   CURRENT   READY   AGE
pc-deployment-6696798b78   3         3         3       23s
​
# 查看 pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev
NAME                             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pc-deployment-6696798b78-d2c8n   1/1     Running   0          107s
pc-deployment-6696798b78-smpvp   1/1     Running   0          107s
pc-deployment-6696798b78-wvjd8   1/1     Running   0          107s

3.2 扩缩容

# 变更副本数量为 5 个
[root@k8s-master01 ~]# kubectl scale deploy pc-deployment --replicas=5  -n dev
deployment.apps/pc-deployment scaled
​
# 查看 deployment
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get deploy pc-deployment -n dev
NAME            READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
pc-deployment   5/5     5            5           2m
​
# 查看 pod
[root@k8s-master01 ~]#  kubectl get pods -n dev
NAME                             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pc-deployment-6696798b78-d2c8n   1/1     Running   0          4m19s
pc-deployment-6696798b78-jxmdq   1/1     Running   0          94s
pc-deployment-6696798b78-mktqv   1/1     Running   0          93s
pc-deployment-6696798b78-smpvp   1/1     Running   0          4m19s
pc-deployment-6696798b78-wvjd8   1/1     Running   0          4m19s
​
# 编辑 deployment 的副本数量，修改 spec:replicas: 4 即可
[root@k8s-master01 ~]# kubectl edit deploy pc-deployment -n dev
deployment.apps/pc-deployment edited
​
# 查看 pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev
NAME                             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pc-deployment-6696798b78-d2c8n   1/1     Running   0          5m23s
pc-deployment-6696798b78-jxmdq   1/1     Running   0          2m38s
pc-deployment-6696798b78-smpvp   1/1     Running   0          5m23s
pc-deployment-6696798b78-wvjd8   1/1     Running   0          5m23s

3.3 镜像更新

deployment 支持两种更新策略: 重建更新 和 滚动更新 ，可以通过 strategy 指定策略类型,支持两个属性:

strategy：指定新的 Pod 替换旧的 Pod 的策略， 支持两个属性：
  type：指定策略类型，支持两种策略
    Recreate：在创建出新的 Pod 之前会先杀掉所有已存在的 Pod
    RollingUpdate：滚动更新，就是杀死一部分，就启动一部分，在更新过程中，存在两个版本 Pod
  rollingUpdate：当 type 为 RollingUpdate 时生效，用于为 RollingUpdate 设置参数，支持两个属性：
    maxUnavailable：用来指定在升级过程中不可用 Pod 的最大数量，默认为 25%。
    maxSurge： 用来指定在升级过程中可以超过期望的 Pod 的最大数量，默认为 25%。

3.3.1 重建更新

  1. 编辑 pc-deployment.yaml，在 spec 节点下添加更新策略
spec:
  strategy: # 策略
    type: Recreate # 重建更新

完整内容：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: pc-deployment
  namespace: dev
spec:
  strategy: 
    type: Recreate 
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-pod
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-pod
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.17.1
  1. 创建 deploy 进行验证
# 变更镜像
[root@k8s-master01 ~]# kubectl set image deployment pc-deployment nginx=nginx:1.17.2 -n dev
deployment.apps/pc-deployment image updated
​
# 观察 Pod 升级过程
[root@k8s-master01 ~]#  kubectl get pods -n dev -w
NAME                             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pc-deployment-5d89bdfbf9-65qcw   1/1     Running   0          31s
pc-deployment-5d89bdfbf9-w5nzv   1/1     Running   0          31s
pc-deployment-5d89bdfbf9-xpt7w   1/1     Running   0          31s
​
pc-deployment-5d89bdfbf9-xpt7w   1/1     Terminating   0          41s
pc-deployment-5d89bdfbf9-65qcw   1/1     Terminating   0          41s
pc-deployment-5d89bdfbf9-w5nzv   1/1     Terminating   0          41s
​
pc-deployment-675d469f8b-grn8z   0/1     Pending       0          0s
pc-deployment-675d469f8b-hbl4v   0/1     Pending       0          0s
pc-deployment-675d469f8b-67nz2   0/1     Pending       0          0s
​
pc-deployment-675d469f8b-grn8z   0/1     ContainerCreating   0          0s
pc-deployment-675d469f8b-hbl4v   0/1     ContainerCreating   0          0s
pc-deployment-675d469f8b-67nz2   0/1     ContainerCreating   0          0s
​
pc-deployment-675d469f8b-grn8z   1/1     Running             0          1s
pc-deployment-675d469f8b-67nz2   1/1     Running             0          1s
pc-deployment-675d469f8b-hbl4v   1/1     Running             0          2s

Deployment 中 Pod 的命名特点

通过 Pod 的名称我们就可以发现，在 Deployment 控制器管理的 Pod 命名有如下特点：

红色部分是 Deployment 控制器的名称，绿色部分是 ReplicaSet（RS）的名称，蓝色部分是 Pod 的名称。以 pc-deployment-5d89bdfbf9-65qcw Pod 为例，通过该名称我们能快速确定管理该 Pod 的 Deployment 的名称为 pc-deployment ，管理这个 Pod 的 ReplicaSet 的名称是 pc-deployment-5d89bdfbf9 。

在上述重建过程中，重建过程前后管理 Pod 的 ReplicaSet 发生了变化，实际上老的 RS 并没有删除，保留它是为了方便做版本回滚。

3.3.2 滚动更新

  1. 编辑 pc-deployment.yaml,在 spec 节点下添加更新策略
spec:
  strategy: # 策略
    type: RollingUpdate # 滚动更新策略
    rollingUpdate:
      maxSurge: 25% 
      maxUnavailable: 25%
  1. 创建 deploy 进行验证
# 变更镜像
[root@k8s-master01 ~]# kubectl set image deployment pc-deployment nginx=nginx:1.17.3 -n dev 
deployment.apps/pc-deployment image updated
​
# 观察升级过程
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev -w
NAME                           READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pc-deployment-c848d767-8rbzt   1/1     Running   0          31m
pc-deployment-c848d767-h4p68   1/1     Running   0          31m
pc-deployment-c848d767-hlmz4   1/1     Running   0          31m
pc-deployment-c848d767-rrqcn   1/1     Running   0          31m
​
pc-deployment-966bf7f44-226rx   0/1     Pending             0          0s
pc-deployment-966bf7f44-226rx   0/1     ContainerCreating   0          0s
pc-deployment-966bf7f44-226rx   1/1     Running             0          1s
pc-deployment-c848d767-h4p68    0/1     Terminating         0          34m
​
pc-deployment-966bf7f44-cnd44   0/1     Pending             0          0s
pc-deployment-966bf7f44-cnd44   0/1     ContainerCreating   0          0s
pc-deployment-966bf7f44-cnd44   1/1     Running             0          2s
pc-deployment-c848d767-hlmz4    0/1     Terminating         0          34m
​
pc-deployment-966bf7f44-px48p   0/1     Pending             0          0s
pc-deployment-966bf7f44-px48p   0/1     ContainerCreating   0          0s
pc-deployment-966bf7f44-px48p   1/1     Running             0          0s
pc-deployment-c848d767-8rbzt    0/1     Terminating         0          34m
​
pc-deployment-966bf7f44-dkmqp   0/1     Pending             0          0s
pc-deployment-966bf7f44-dkmqp   0/1     ContainerCreating   0          0s
pc-deployment-966bf7f44-dkmqp   1/1     Running             0          2s
pc-deployment-c848d767-rrqcn    0/1     Terminating         0          34m
​
# 至此，新版本的 pod 创建完毕，就版本的 pod 销毁完毕
# 中间过程是滚动进行的，也就是边销毁边创建

滚动更新的过程：

镜像更新中 rs 的变化:

# 查看 rs,发现原来的 rs 的依旧存在，只是 pod 数量变为了 0，而后又新产生了一个 rs，pod 数量为 4
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get rs -n dev
NAME                       DESIRED   CURRENT   READY   AGE
pc-deployment-6696798b78   0         0         0       7m37s
pc-deployment-6696798b11   0         0         0       5m37s
pc-deployment-c848d76789   4         4         4       72s

3.3.3 版本回退

deployment 支持版本升级过程中的暂停、继续功能以及版本回退等诸多功能，下面具体来看

kubectl rollout： 版本升级相关功能，支持下面的选项：

  • status 显示当前升级状态
  • history 显示 升级历史记录
  • pause 暂停版本升级过程
  • resume 继续已经暂停的版本升级过程
  • restart 重启版本升级过程
  • undo 回滚到上一级版本（可以使用--to-revision 回滚到指定版本）

查看当前升级版本的状态

# 查看当前升级版本的状态
[root@k8s-master01 ~]# kubectl rollout status deploy pc-deployment -n dev
deployment "pc-deployment" successfully rolled out

查看升级历史记录

# 查看升级历史记录
[root@k8s-master01 ~]# kubectl rollout history deploy pc-deployment -n dev
deployment.apps/pc-deployment
REVISION  CHANGE-CAUSE
1         kubectl create --filename=pc-deployment.yaml --record=true
2         kubectl create --filename=pc-deployment.yaml --record=true
# 可以发现有两个版本记录，说明完成过一次升级

需要注意的是有些同学可能会发现 CHANGE-CAUSE 这一列是空的：

这是我们在创建 Deployment 时会指定 --record 参数，该参数用于记录 kubectl 命令对 Deployment 的变更命令：

kubectl create -f pc-deployement.yaml --record

版本回滚

# 版本回滚
# 这里直接使用--to-revision=1 回滚到了 1 版本， 如果省略这个选项，就是回退到上个版本，就是 2 版本
[root@k8s-master01 ~]# kubectl rollout undo deployment pc-deployment --to-revision=1 -n dev
deployment.apps/pc-deployment rolled back
# 查看发现，通过 nginx 镜像版本可以发现到了第一版
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get deploy -n dev -o wide
NAME            READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE   CONTAINERS   IMAGES         
pc-deployment   4/4     4            4           74m   nginx        nginx:1.17.1   
​
# 查看 rs，发现第一个 rs 中有 4 个 pod 运行，后面两个版本的 rs 中 pod 为运行
# 其实 deployment 之所以可是实现版本的回滚，就是通过记录下历史 rs 来实现的，
# 一旦想回滚到哪个版本，只需要将当前版本 RS 的 pod 期望数量降为 0，然后将回滚版本 RS 的 pod 期望数量提升为目标数就可以了
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get rs -n dev
NAME                       DESIRED   CURRENT   READY   AGE
pc-deployment-6696798b78   4         4         4       78m
pc-deployment-966bf7f44    0         0         0       37m
pc-deployment-c848d767     0         0         0       71

版本回滚后，我们再去查看 Deployment 升级历史，会发现原先的 1 号版本消失，新建了一个 3 号版本，而 3 号版本使用的 RS 就是原先 1 号版本创建的 RS：

[root@k8s-master01 ~]# kubectl rollout history deploy pc-deployment -n dev
deployment.apps/pc-deployment 
REVISION  CHANGE-CAUSE
2         kubectl create --filename=pc-deployment.yaml --record=true
3         kubectl create --filename=pc-deployment.yaml --record=true

3.3.4 金丝雀发布

Deployment 控制器支持控制更新过程中的控制，如“暂停(pause)”或“继续(resume)”更新操作。

比如有一批新的 Pod 资源创建完成后立即暂停更新过程，此时，仅存在一部分新版本的应用，主体部分还是旧的版本。然后，再筛选一小部分的用户请求路由到新版本的 Pod 应用，继续观察能否稳定地按期望的方式运行。确定没问题之后再继续完成余下的 Pod 资源滚动更新，否则立即回滚更新操作。这就是所谓的金丝雀发布。

# 更新 deployment 的版本，并配置暂停 deployment
[root@k8s-master01 ~]#  kubectl set image deploy pc-deployment nginx=nginx:1.17.4 -n dev && kubectl rollout pause deployment pc-deployment  -n dev
deployment.apps/pc-deployment image updated
deployment.apps/pc-deployment paused
​
#观察更新状态
[root@k8s-master01 ~]# kubectl rollout status deploy pc-deployment -n dev　
Waiting for deployment "pc-deployment" rollout to finish: 2 out of 4 new replicas have been updated...
​
# 监控更新的过程，可以看到已经新增了一个资源，但是并未按照预期的状态去删除一个旧的资源，就是因为使用了 pause 暂停命令
​
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get rs -n dev -o wide
NAME                       DESIRED   CURRENT   READY   AGE     CONTAINERS   IMAGES         
pc-deployment-5d89bdfbf9   3         3         3       19m     nginx        nginx:1.17.1   
pc-deployment-675d469f8b   0         0         0       14m     nginx        nginx:1.17.2   
pc-deployment-6c9f56fcfb   2         2         2       3m16s   nginx        nginx:1.17.4   
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev
NAME                             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pc-deployment-5d89bdfbf9-rj8sq   1/1     Running   0          7m33s
pc-deployment-5d89bdfbf9-ttwgg   1/1     Running   0          7m35s
pc-deployment-5d89bdfbf9-v4wvc   1/1     Running   0          7m34s
pc-deployment-6c9f56fcfb-996rt   1/1     Running   0          3m31s
pc-deployment-6c9f56fcfb-j2gtj   1/1     Running   0          3m31s
​
# 确保更新的 pod 没问题了，继续更新
[root@k8s-master01 ~]# kubectl rollout resume deploy pc-deployment -n dev
deployment.apps/pc-deployment resumed
​
# 查看最后的更新情况
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get rs -n dev -o wide
NAME                       DESIRED   CURRENT   READY   AGE     CONTAINERS   IMAGES         
pc-deployment-5d89bdfbf9   0         0         0       21m     nginx        nginx:1.17.1   
pc-deployment-675d469f8b   0         0         0       16m     nginx        nginx:1.17.2   
pc-deployment-6c9f56fcfb   4         4         4       5m11s   nginx        nginx:1.17.4   
​
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev
NAME                             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pc-deployment-6c9f56fcfb-7bfwh   1/1     Running   0          37s
pc-deployment-6c9f56fcfb-996rt   1/1     Running   0          5m27s
pc-deployment-6c9f56fcfb-j2gtj   1/1     Running   0          5m27s
pc-deployment-6c9f56fcfb-rf84v   1/1     Running   0          37s

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