K8S Deployments 使用 & 更新 & 回滚 & 扩容

K8S Deployments 提供比 Replication Controller 、ReplicaSet 更高一级的抽象，也具备更丰富的功能。Deployment对象不仅创建pod，还确保集群中始终运行正确数量的pod，处理可伸缩性，并持续处理pod的更新。所有这些活动都可以通过部署YAML中的字段进行配置。下面接下来就开始K8S Deployment的学习之旅吧。

Deployment 应用场景

以下是K8S Deployment典型的应用场景

  • 创建Deployment展示ReplicaSet - ReplicaSet在后台自动创建Pod，所以Deployment也会自动创建Pod，并检查Pod是否创建成功
  • 使用Deployment配置文件申明Pods状态 - Deployment管理Pods并将其迁移到新的ReplicaSet, 每个新的ReplicaSet都会更新Deployment版本信息
  • 更新Deployment - 如新版本Deployment状态不稳定，支持回滚到之前的版本，每次回滚都会更新Deployment版本信息
  • Deployment支持扩容，以支持更多的负载
  • 暂停/恢复更新Deployment - 当更新需要修改多处配置信息时，暂停更新，等待修改完毕，再恢复更新Deployment

Deployment Example

演示环境

  • OS 信息
  • minikube 版本信息
  • Kubectl 版本
  • Dokcer 版本
  • 启动minikube
minikube start --driver=docker

配置文件

# vim nginx-deployment.yaml
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:1.14.2
        ports:
        - containerPort: 80

配置说明：

  • 根据**.metadata.name**字段配置值 ，创建名为 nginx-deployment的Deployment对象，该名称将作为ReplicaSet、Pod的前缀自动闯将这两种类型的对象
  • Deployment根据**.spec.replicas**自动创建ReplicaSet对象，并创建3个副本Pod
  • .spec.selector字段定义ReplicaSet如何匹配Pod，需要跟template.labels.app一致
  • template模板字段包含以下信息
  • 使用 .metadata.labels.app - 字段标记Pod
  • spec字段指示Pod运行的容器(名称为nginx) ，以及容器镜像
  • port容器端口

创建Deployment

kubectl apply -f nginx-deployment.yaml

k8s underlay 方案 k8s deployment详解_Deployment 更新

运行状态

  • 查看Deployment运行状态
# 创建成功后 使用以下命令查看deployment运行状态
kubectl get deployments | grep nginx-deployment

k8s underlay 方案 k8s deployment详解_k8s underlay 方案_02

如图片所示，自动创建了名为nginx-deployment 的 Deployments集群，副本数为3，上述中每个字段的含义如下

  • NAME - 列出默认命名空间集群中Deployment的名称
  • READY - 显示应用程序副本的数量
  • UP-TO-DATE - 显示已经达到期望状态的副本数量
  • AVAILABLE - 显示集群中应用程序可用的副本数量，正常情况下应该跟期望值一致，Pod在创建过程中可能会少于期望值
  • AGE - 显示应用程序运行时长
  • 使用rollout命令 查看Deployment创建状态
kubectl rollout status deployment/nginx-deployment

k8s underlay 方案 k8s deployment详解_Deployment 更新_03

  • 查看Deployment自动创建的ReplicSet 信息
kubectl get rs | grep nginx

k8s underlay 方案 k8s deployment详解_k8s underlay 方案_04

注意：ReplicSet对象的名称前缀跟Deployment定义中的一致

  • 查看Deployment底层的Pod信息
kubectl get pods --show-labels | grep nginx-deployment

k8s underlay 方案 k8s deployment详解_Deployment 更新_05

请注意，Pod后面携带的Hash值 - 7fb96c846b跟Deployment对应ReplicaSet对象的Hash值一致，他们之间由此产生关联。

更新 Deployment

仅当Deployment配置文件中的Pod模板（.spec.template）更改时，才会触发Deployment更新操作。例如Pod模板中的镜像文件更改，触发Deployment更新。

更新镜像版本

  • 将之前nginx的镜像版本从 nginx:1.14.2 升级到 nginx:1.16.1
kubectl set image deployment.v1.apps/nginx-deployment nginx=nginx:1.16.1

k8s underlay 方案 k8s deployment详解_Deployment 示例_06

此外还可以使用以下命令升级Deployment

kubectl set image deployment/nginx-deployment nginx=nginx:1.16.1

另外还可以使用以下命令，直接修改Deployment

k8s underlay 方案 k8s deployment详解_k8s underlay 方案_07

找到镜像版本信息的位置，修改为更高级的版本进行更新Deployment，修改完毕之后，shell控制台输出如下

deployment.apps/nginx-deployment edited

更新过程

kubectl describe deploy nginx-deployment

使用以上命令，查看Deployment对象的详细创建过程

k8s underlay 方案 k8s deployment详解_Deployment 示例_08

仔细查看Events信息，可以分析出Deployment 创建过程

  1. 第一次直接创建了3个副本的ReplicaSet
  2. 更新Deployment时，启动一个新的ReplicaSet
  3. 将旧ReplicaSet的三个副本减掉一个 对应 to 2 from 3
  4. 更新操作启动第二个ReplicaSet副本，此时新版本ReplicaSet变成2 to 2 from 1
  5. 将旧ReplicaSet的存活的2个副本减掉一个 对应 to 1 from 2
  6. 更新操作启动第三个ReplicaSet副本，此时新版本ReplicaSet变成2 to 3 from 2
  7. 将旧ReplicaSet的存活的1个副本减掉一个 对应 to 0 from 1

由此可知，更新Deployment对象会启动新的ReplicaSet，等待启动完成后，会自动停用旧版本的ReplicaSet。在升级过程中采用先启动后停用的方式，能够始终保持ReplicaSet期望的副本数。

更新策略

默认情况下，K8S会保留10个旧ReplicaSet版本，以方便回滚。超过10个以上的ReplicaSet将会被系统回收。可以使用spec.revisionHistoryLimit设置保留ReplicaSet的个数，设置为0时，不保留历史记录。

.spec.strategy.type参数设置会影响Deployment的更新机制

  • Recreate - 先删除旧的Pod，再创建新的Pod
  • RollingUpdate - 滚动更新，默认值，可以通过指定 maxUnavailable 、maxSurge来控制更新过程
  • .spec.strategy.rollingUpdate.maxUnavailable 指定回滚更新时，最大不可用的Pod数量，默认25%，简单理解为一部分更新
  • .spec.strategy.rollingUpdate.maxSurge 可以超过期望值的最大Pod数，可选字段，默认为25%

.spec.minReadySeconds 可选参数，指定新建的Pod在没有任何容器崩溃情况下视为就绪- Ready状态的最小时间，单位为秒，默认为0，即一旦创建Pod，则被视为可用

回滚Deployment

当部署不稳定、新版本发布失败时，用户可能需要回滚Deployment，继续使用旧版本Deployment提供服务。默认情况下所有回滚信息都会保存在系统中，目的是方便随时回滚.

当且仅当Deployment关联的Pod对象 (.spec.template) 发生变化时，Deployment才会创建新的版本信息。其他操作，如扩容伸缩操作并不会更新版本信息。因此也就意味着，回滚操作只需要回滚Deployment对象关联的Pod即可。

更新失败

  • 假设您需要将nginx的版本从nginx:1.16.1回滚到nginx:1.161，可以使用如下命令进行回滚
kubectl set image deployment/nginx-deployment nginx=nginx:1.161

k8s underlay 方案 k8s deployment详解_k8s underlay 方案_09

  • 验证更新状态
kubectl rollout status deployment/nginx-deployment

k8s underlay 方案 k8s deployment详解_Deployment 更新_10

如图片所示，此次更新失败。

  • 检查ReplicaSet更新状态
kubectl get rs

k8s underlay 方案 k8s deployment详解_Deployment 示例_11

新版本的ReplicaSet对象创建失败。

  • 检查Pod状态
kubectl get pods

k8s underlay 方案 k8s deployment详解_Deployment 示例_12

如图片所示，Pod启动失败的原因是镜像拉取失败(由于不存在对应版本镜像)。

系统回滚

  • 首先检查回滚版本信息
kubectl rollout history deployment/nginx-deployment

k8s underlay 方案 k8s deployment详解_Deployment 示例_13

我们更新了三次，最后一个是失败的。

  • 查看回滚版本详细信息
kubectl rollout history deployment/nginx-deployment --revision=2

k8s underlay 方案 k8s deployment详解_Deployment 示例_14

  • 回滚到上一个版本
kubectl rollout undo deployment/nginx-deployment

k8s underlay 方案 k8s deployment详解_Deployment 示例_15

  • 回滚到指定版本
kubectl rollout undo deployment/nginx-deployment --to-revision=1
  • 检查Deployment信息
kubectl describe deployment nginx-deployment

k8s underlay 方案 k8s deployment详解_k8s underlay 方案_16

如上图所示，Deployment中的镜像版本变成了最初的1.14.2，至此回滚成功。

扩容Deployment

手动扩容

当公司业务流程变大，需要更多的节点来处理新增的流量，此时需要将系统进行扩容。K8S Deployment扩容的方式非常简单，只需要使用以下命令即可进行扩容

kubectl scale deployment/nginx-deployment --replicas=10

k8s underlay 方案 k8s deployment详解_Deployment 示例_17

扩容成功后，检查下Deployment的副本数量

kubectl get deploy

k8s underlay 方案 k8s deployment详解_Deployment 更新_18

自动扩容

Deployment 还支持根据服务器运行情况进行扩容

# 当cpu超过80%的时候，进行扩容，副本数量最低10个，最高不超过15个
kubectl autoscale deployment/nginx-deployment --min=10 --max=15 --cpu-percent=80