跟我学k8s：Deployment 控制器

### 今日课程推荐： Kubernetes容器编排技术零基础入门和企业实践：https://edu.51cto.com/course/24884.html ### 开篇 今天我们来说说Deployment， Deployment一个非常重要的功能就是实现了 Pod 的“水平扩展/收缩”，比如我们应用更新了，我们只需要更新我们的容器镜像，然后修改 Deployment 里面的 Pod 模板镜像，那么 Deployment 就会用滚动更新（Rolling Update）的方式来升级现在的 Pod，这个能力是非常重要的，因为对于线上的服务我们需要做到不中断服务，所以滚动更新就成了必须的一个功能。我们可以通俗的理解就是每个 Deployment 就对应集群中的一次部署，这样就更好理解了。 ### Deployment Deployment 资源对象的格式和 ReplicaSet 几乎一致，如下资源对象就是一个常见的 Deployment 资源类型：（nginx-deploy.yaml） ``` apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: nginx-deploy namespace: default spec: replicas: 3 # 期望的 Pod 副本数量，默认值为1 selector: # Label Selector，必须匹配 Pod 模板中的标签 matchLabels: app: nginx template: # Pod 模板 metadata: labels: app: nginx spec: containers: - name: nginx image: nginx ports: - containerPort: 80 ``` 我们这里只是将类型替换成了 Deployment，我们可以先来创建下这个资源对象： ``` $ kubectl apply -f nginx-deploy.yaml deployment.apps/nginx-deploy created $ kubectl get deployment NAME READY UP-TO-DATE AVAILABLE AGE nginx-deploy 3/3 3 3 58s ``` 创建完成后，查看 Pod 状态： ``` $ kubectl get pods -l app=nginx NAME READY STATUS RESTARTS AGE nginx-deploy-85ff79dd56-7r76h 1/1 Running 0 41s nginx-deploy-85ff79dd56-d5gjs 1/1 Running 0 41s nginx-deploy-85ff79dd56-txc4h 1/1 Running 0 41s ``` 到这里我们发现和之前的 RS 对象是否没有什么两样，都是根据spec.replicas来维持的副本数量，我们随意查看一个 Pod 的描述信息： ``` $ kubectl describe pod nginx-deploy-85ff79dd56-txc4h Name: nginx-deploy-85ff79dd56-txc4h Namespace: default Priority: 0 PriorityClassName: Node: ydzs-node1/10.151.30.22 Start Time: Sat, 16 Nov 2019 16:01:25 +0800 Labels: app=nginx pod-template-hash=85ff79dd56 Annotations: podpreset.admission.kubernetes.io/podpreset-time-preset: 2062768 Status: Running IP: 10.244.1.166 Controlled By: ReplicaSet/nginx-deploy-85ff79dd56 ...... Events: Type Reason Age From Message ---- ------ ---- ---- ------- Normal Scheduled default-scheduler Successfully assigned default/nginx-deploy-85ff79dd56-txc4h to ydzs-node1 Normal Pulling 2m kubelet, ydzs-node1 Pulling image "nginx" Normal Pulled 117s kubelet, ydzs-node1 Successfully pulled image "nginx" Normal Created 117s kubelet, ydzs-node1 Created container nginx Normal Started 116s kubelet, ydzs-node1 Started container nginx ``` 我们仔细查看其中有这样一个信息Controlled By: ReplicaSet/nginx-deploy-85ff79dd56，什么意思？是不是表示当前我们这个 Pod 的控制器是一个 ReplicaSet 对象啊，我们不是创建的一个 Deployment 吗？为什么 Pod 会被 RS 所控制呢？那我们再去看下这个对应的 RS 对象的详细信息如何呢： ``` $ kubectl describe rs nginx-deploy-85ff79dd56 Name: nginx-deploy-85ff79dd56 Namespace: default Selector: app=nginx,pod-template-hash=85ff79dd56 Labels: app=nginx pod-template-hash=85ff79dd56 Annotations: deployment.kubernetes.io/desired-replicas: 3 deployment.kubernetes.io/max-replicas: 4 deployment.kubernetes.io/revision: 1 Controlled By: Deployment/nginx-deploy Replicas: 3 current / 3 desired Pods Status: 3 Running / 0 Waiting / 0 Succeeded / 0 Failed ...... Events: Type Reason Age From Message ---- ------ ---- ---- ------- Normal SuccessfulCreate 4m52s replicaset-controller Created pod: nginx-deploy-85ff79dd56-7r76h Normal SuccessfulCreate 4m52s replicaset-controller Created pod: nginx-deploy-85ff79dd56-d5gjs Normal SuccessfulCreate 4m52s replicaset-controller Created pod: nginx-deploy-85ff79dd56-txc4h ``` 其中有这样的一个信息：Controlled By: Deployment/nginx-deploy，明白了吧？意思就是我们的 Pod 依赖的控制器 RS 实际上被我们的 Deployment 控制着呢，我们可以用下图来说明 Pod、ReplicaSet、Deployment 三者之间的关系：  通过上图我们可以很清楚的看到，定义了3个副本的 Deployment 与 ReplicaSet 和 Pod 的关系，就是一层一层进行控制的。ReplicaSet 作用和之前一样还是来保证 Pod 的个数始终保存指定的数量，所以 Deployment 中的容器 restartPolicy=Always 是唯一的就是这个原因，因为容器必须始终保证自己处于 Running 状态，ReplicaSet 才可以去明确调整 Pod 的个数。而 Deployment 是通过管理 ReplicaSet 的数量和属性来实现水平扩展/收缩以及滚动更新两个功能的。 ### 水平伸缩 水平扩展/收缩的功能比较简单，因为 ReplicaSet 就可以实现，所以 Deployment 控制器只需要去修改它缩控制的 ReplicaSet 的 Pod 副本数量就可以了。比如现在我们把 Pod 的副本调整到 4 个，那么 Deployment 所对应的 ReplicaSet 就会自动创建一个新的 Pod 出来，这样就水平扩展了，我们可以使用一个新的命令 kubectl scale 命令来完成这个操作： ``` $ kubectl scale deployment nginx-deploy --replicas=4 deployment.apps/nginx-deployment scaled ``` 扩展完成后可以查看当前的 RS 对象： ``` $ kubectl get rs NAME DESIRED CURRENT READY AGE nginx-deploy-85ff79dd56 4 4 3 40m ``` 可以看到期望的 Pod 数量已经变成 4 了，只是 Pod 还没准备完成，所以 READY 状态数量还是 3，同样查看 RS 的详细信息： ``` $ kubectl describe rs nginx-deploy-85ff79dd56 Name: nginx-deploy-85ff79dd56 Namespace: default Selector: app=nginx,pod-template-hash=85ff79dd56 ...... Events: Type Reason Age From Message ---- ------ ---- ---- ------- Normal SuccessfulCreate 40m replicaset-controller Created pod: nginx-deploy-85ff79dd56-7r76h Normal SuccessfulCreate 40m replicaset-controller Created pod: nginx-deploy-85ff79dd56-d5gjs Normal SuccessfulCreate 40m replicaset-controller Created pod: nginx-deploy-85ff79dd56-txc4h Normal SuccessfulCreate 17s replicaset-controller Created pod: nginx-deploy-85ff79dd56-tph9g ``` 可以看到 ReplicaSet 控制器增加了一个新的 Pod，同样的 Deployment 资源对象的事件中也可以看到完成了扩容的操作： ``` $ kubectl describe deploy nginx-deploy Name: nginx-deploy Namespace: default ...... OldReplicaSets: NewReplicaSet: nginx-deploy-85ff79dd56 (4/4 replicas created) Events: Type Reason Age From Message ---- ------ ---- ---- ------- Normal ScalingReplicaSet 43m deployment-controller Scaled up replica set nginx-deploy-85ff79dd56 to 3 Normal ScalingReplicaSet 3m16s deployment-controller Scaled up replica set nginx-deploy-85ff79dd56 to 4 ``` ### 滚动更新 如果只是水平扩展/收缩这两个功能，就完全没必要设计 Deployment 这个资源对象了，Deployment 最突出的一个功能是支持滚动更新，比如现在我们需要把应用容器更改为 nginx:1.21.0 版本，修改后的资源清单文件如下所示： ``` apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: nginx-deploy namespace: default spec: replicas: 3 selector: matchLabels: app: nginx minReadySeconds: 5 strategy: type: RollingUpdate # 指定更新策略：RollingUpdate和Recreate rollingUpdate: maxSurge: 1 maxUnavailable: 1 template: metadata: labels: app: nginx spec: containers: - name: nginx image: nginx:1.21.0 ports: - containerPort: 80 ``` 后前面相比较，除了更改了镜像之外，我们还指定了更新策略： ``` minReadySeconds: 5 strategy: type: RollingUpdate rollingUpdate: maxSurge: 1 maxUnavailable: 1 ``` 1. minReadySeconds：表示 Kubernetes 在等待设置的时间后才进行升级，如果没有设置该值，Kubernetes 会假设该容器启动起来后就提供服务了，如果没有设置该值，在某些极端情况下可能会造成服务不正常运行，默认值就是0。 2. type=RollingUpdate：表示设置更新策略为滚动更新，可以设置为Recreate和RollingUpdate两个值，Recreate表示全部重新创建，默认值就是RollingUpdate。 3. maxSurge：表示升级过程中最多可以比原先设置多出的 Pod 数量，例如：maxSurage=1，replicas=5，就表示Kubernetes 会先启动一个新的 Pod，然后才删掉一个旧的 Pod，整个升级过程中最多会有5+1个 Pod。 4. maxUnavaible：表示升级过程中最多有多少个 Pod 处于无法提供服务的状态，当maxSurge不为0时，该值也不能为0，例如：maxUnavaible=1，则表示 Kubernetes 整个升级过程中最多会有1个 Pod 处于无法服务的状态。 现在我们来直接更新上面的 Deployment 资源对象： ``` $ kubectl apply -f nginx-deploy.yaml ``` **record 参数** 我们可以添加了一个额外的 --record 参数来记录下我们的每次操作所执行的命令，以方便后面查看。 更新后，我们可以执行下面的 kubectl rollout status 命令来查看我们此次滚动更新的状态： ``` $ kubectl rollout status deployment/nginx-deploy Waiting for deployment "nginx-deploy" rollout to finish: 2 out of 3 new replicas have been updated... ``` 从上面的信息可以看出我们的滚动更新已经有两个 Pod 已经更新完成了，在滚动更新过程中，我们还可以执行如下的命令来暂停更新： ``` $ kubectl rollout pause deployment/nginx-deploy deployment.apps/nginx-deploy paused ``` 这个时候我们的滚动更新就暂停了，此时我们可以查看下 Deployment 的详细信息： ``` $ kubectl describe deploy nginx-deploy Name: nginx-deploy Namespace: default CreationTimestamp: Sat, 16 Nov 2019 16:01:24 +0800 Labels: Annotations: deployment.kubernetes.io/revision: 2 kubectl.kubernetes.io/last-applied-configuration: {"apiVersion":"apps/v1","kind":"Deployment","metadata":{"annotations":{},"name":"nginx-deploy","namespace":"default"},"spec":{"minReadySec... Selector: app=nginx Replicas: 3 desired | 2 updated | 4 total | 4 available | 0 unavailable StrategyType: RollingUpdate MinReadySeconds: 5 RollingUpdateStrategy: 1 max unavailable, 1 max surge ...... OldReplicaSets: nginx-deploy-85ff79dd56 (2/2 replicas created) NewReplicaSet: nginx-deploy-5b7b9ccb95 (2/2 replicas created) Events: Type Reason Age From Message ---- ------ ---- ---- ------- Normal ScalingReplicaSet 26m deployment-controller Scaled up replica set nginx-deploy-85ff79dd56 to 4 Normal ScalingReplicaSet 3m44s deployment-controller Scaled down replica set nginx-deploy-85ff79dd56 to 3 Normal ScalingReplicaSet 3m44s deployment-controller Scaled up replica set nginx-deploy-5b7b9ccb95 to 1 Normal ScalingReplicaSet 3m44s deployment-controller Scaled down replica set nginx-deploy-85ff79dd56 to 2 Normal ScalingReplicaSet 3m44s deployment-controller Scaled up replica set nginx-deploy-5b7b9ccb95 to 2 Deployment RollingUpdate ```  我们仔细观察 Events 事件区域的变化，上面我们用 kubectl scale 命令将 Pod 副本调整到了 4，现在我们更新的时候是不是声明又变成 3 了，所以 Deployment 控制器首先是将之前控制的 nginx-deploy-85ff79dd56 这个 RS 资源对象进行缩容操作，然后滚动更新开始了，可以发现 Deployment 为一个新的 nginx-deploy-5b7b9ccb95 RS 资源对象首先新建了一个新的 Pod，然后将之前的 RS 对象缩容到 2 了，再然后新的 RS 对象扩容到 2，后面由于我们暂停滚动升级了，所以没有后续的事件了，大家有看明白这个过程吧？这个过程就是滚动更新的过程，启动一个新的 Pod，杀掉一个旧的 Pod，然后再启动一个新的 Pod，这样滚动更新下去，直到全都变成新的 Pod，这个时候系统中应该存在 4 个 Pod，因为我们设置的策略maxSurge=1，所以在升级过程中是允许的，而且是两个新的 Pod，两个旧的 Pod： ``` $ kubectl get pods -l app=nginx NAME READY STATUS RESTARTS AGE nginx-deploy-5b7b9ccb95-k6pkh 1/1 Running 0 11m nginx-deploy-5b7b9ccb95-l6lmx 1/1 Running 0 11m nginx-deploy-85ff79dd56-7r76h 1/1 Running 0 75m nginx-deploy-85ff79dd56-txc4h 1/1 Running 0 75m ``` 查看 Deployment 的状态也可以看到当前的 Pod 状态： ``` $ kubectl get deployment NAME READY UP-TO-DATE AVAILABLE AGE nginx-deploy 4/3 2 4 75m ``` 这个时候我们可以使用kubectl rollout resume来恢复我们的滚动更新： ``` $ kubectl rollout resume deployment/nginx-deploy deployment.apps/nginx-deploy resumed $ kubectl rollout status deployment/nginx-deploy Waiting for deployment "nginx-deploy" rollout to finish: 2 of 3 updated replicas are available... deployment "nginx-deploy" successfully rolled out ``` 看到上面的信息证明我们的滚动更新已经成功了，同样可以查看下资源状态： ``` $ kubectl get pod -l app=nginx NAME READY STATUS RESTARTS AGE nginx-deploy-5b7b9ccb95-gmq7v 1/1 Running 0 115s nginx-deploy-5b7b9ccb95-k6pkh 1/1 Running 0 15m nginx-deploy-5b7b9ccb95-l6lmx 1/1 Running 0 15m $ kubectl get deployment NAME READY UP-TO-DATE AVAILABLE AGE nginx-deploy 3/3 3 3 79m ``` 这个时候我们查看 ReplicaSet 对象，可以发现会出现两个： ``` $ kubectl get rs -l app=nginx NAME DESIRED CURRENT READY AGE nginx-deploy-5b7b9ccb95 3 3 3 18m nginx-deploy-85ff79dd56 0 0 0 81m ``` 从上面可以看出滚动更新之前我们使用的 RS 资源对象的 Pod 副本数已经变成 0 了，而滚动更新后的 RS 资源对象变成了 3 个副本，我们可以导出之前的 RS 对象查看： ``` $ kubectl get rs nginx-deploy-85ff79dd56 -o yaml apiVersion: apps/v1 kind: ReplicaSet metadata: annotations: deployment.kubernetes.io/desired-replicas: "3" deployment.kubernetes.io/max-replicas: "4" deployment.kubernetes.io/revision: "1" creationTimestamp: "2019-11-16T08:01:24Z" generation: 5 labels: app: nginx pod-template-hash: 85ff79dd56 name: nginx-deploy-85ff79dd56 namespace: default ownerReferences: - apiVersion: apps/v1 blockOwnerDeletion: true controller: true kind: Deployment name: nginx-deploy uid: b0fc5614-ef58-496c-9111-740353bd90d4 resourceVersion: "2140545" selfLink: /apis/apps/v1/namespaces/default/replicasets/nginx-deploy-85ff79dd56 uid: 8eca2998-3610-4f80-9c21-5482ba579892 spec: replicas: 0 selector: matchLabels: app: nginx pod-template-hash: 85ff79dd56 template: metadata: creationTimestamp: null labels: app: nginx pod-template-hash: 85ff79dd56 spec: containers: - image: nginx imagePullPolicy: Always name: nginx ports: - containerPort: 80 protocol: TCP resources: {} terminationMessagePath: /dev/termination-log terminationMessagePolicy: File dnsPolicy: ClusterFirst restartPolicy: Always schedulerName: default-scheduler securityContext: {} terminationGracePeriodSeconds: 30 status: observedGeneration: 5 replicas: 0 ``` 我们仔细观察这个资源对象里面的描述信息除了副本数变成了replicas=0之外，和更新之前没有什么区别吧？大家看到这里想到了什么？有了这个 RS 的记录存在，是不是我们就可以回滚了啊？而且还可以回滚到前面的任意一个版本，这个版本是如何定义的呢？我们可以通过命令 rollout history 来获取： ``` $ kubectl rollout history deployment nginx-deploy deployment.apps/nginx-deploy REVISION CHANGE-CAUSE 1 2 ``` 其实 rollout history 中记录的 revision 是和 ReplicaSets 一一对应。如果我们手动删除某个 ReplicaSet，对应的rollout history就会被删除，也就是说你无法回滚到这个revison了，同样我们还可以查看一个revison的详细信息： ``` $ kubectl rollout history deployment nginx-deploy --revision=1 deployment.apps/nginx-deploy with revision #1 Pod Template: Labels: app=nginx pod-template-hash=85ff79dd56 Containers: nginx: Image: nginx Port: 80/TCP Host Port: 0/TCP Environment: Mounts: Volumes: ``` 假如现在要直接回退到当前版本的前一个版本，我们可以直接使用如下命令进行操作： ``` $ kubectl rollout undo deployment nginx-deploy ``` 当然也可以回退到指定的revision版本： ``` $ kubectl rollout undo deployment nginx-deploy --to-revision=1 deployment "nginx-deploy" rolled back ``` 回滚的过程中我们同样可以查看回滚状态： ``` $ kubectl rollout status deployment/nginx-deploy Waiting for deployment "nginx-deploy" rollout to finish: 1 old replicas are pending termination... Waiting for deployment "nginx-deploy" rollout to finish: 1 old replicas are pending termination... Waiting for deployment "nginx-deploy" rollout to finish: 1 old replicas are pending termination... Waiting for deployment "nginx-deploy" rollout to finish: 2 of 3 updated replicas are available... Waiting for deployment "nginx-deploy" rollout to finish: 2 of 3 updated replicas are available... deployment "nginx-deploy" successfully rolled out ``` 这个时候查看对应的 RS 资源对象可以看到 Pod 副本已经回到之前的 RS 里面去了。 ``` $ kubectl get rs -l app=nginx NAME DESIRED CURRENT READY AGE nginx-deploy-5b7b9ccb95 0 0 0 31m nginx-deploy-85ff79dd56 3 3 3 95m ``` 不过需要注意的是回滚的操作滚动的revision始终是递增的： ``` $ kubectl rollout history deployment nginx-deploy deployment.apps/nginx-deploy REVISION CHANGE-CAUSE 2 3 ``` ### 保留旧版本 在很早之前的 Kubernetes 版本中，默认情况下会为我们暴露下所有滚动升级的历史记录，也就是 ReplicaSet 对象，但一般情况下没必要保留所有的版本，毕竟会存在 etcd 中，我们可以通过配置 spec.revisionHistoryLimit 属性来设置保留的历史记录数量，不过新版本中该值默认为 10，如果希望多保存几个版本可以设置该字段。

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