Kubernetes 学习笔记 4 工作负载 Deployments

https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/workloads/controllers/deployment/

工作负载是在 Kubernetes 上运行的应用程序。

无论你的负载是单一组件还是由多个一同工作的组件构成，在 Kubernetes 中你可以在一组 Pods 中运行它。在 Kubernetes 中，Pod 代表的是集群上处于运行状态的一组容器。

Kubernetes Pods 有确定的生命周期。例如，当某 Pod 在你的集群中运行时，Pod 运行所在的节点出现致命错误时，所有该节点上的 Pods 都会失败。Kubernetes 将这类失败视为最终状态：即使该节点后来恢复正常运行，你也需要创建新的 Pod 来恢复应用。

不过，为了让用户的日子略微好过一些，你并不需要直接管理每个 Pod。相反，你可以使用 负载资源 来替你管理一组 Pods。这些资源配置控制器来确保合适类型的、处于运行状态的 Pod 个数是正确的，与你所指定的状态相一致。

Kubernetes 提供若干种内置的工作负载资源：

Deployment 和 ReplicaSet （替换原来的资源 ReplicationController）。 Deployment 很适合用来管理你的集群上的无状态应用，Deployment 中的所有 Pod 都是相互等价的，并且在需要的时候被换掉。
StatefulSet 让你能够运行一个或者多个以某种方式跟踪应用状态的 Pods。例如，如果你的负载会将数据作持久存储，你可以运行一个 StatefulSet，将每个 Pod 与某个 PersistentVolume 对应起来。你在 StatefulSet 中各个 Pod 内运行的代码可以将数据复制到同一 StatefulSet 中的其它 Pod 中以提高整体的服务可靠性。

DaemonSet 定义提供节点本地支撑设施的 Pods。这些 Pods 可能对于你的集群的运维是非常重要的，例如作为网络链接的辅助工具或者作为网络插件的一部分等等。每次你向集群中添加一个新节点时，如果该节点与某 DaemonSet 的规约匹配，则控制面会为该 DaemonSet 调度一个 Pod 到该新节点上运行。
Job 和 CronJob。定义一些一直运行到结束并停止的任务。Job 用来表达的是一次性的任务，而 CronJob 会根据其时间规划反复运行。

在庞大的 Kubernetes 生态系统中，你还可以找到一些提供额外操作的第三方工作负载资源。通过使用定制资源定义（CRD），你可以添加第三方工作负载资源，以完成原本不是 Kubernetes 核心功能的工作。例如，如果你希望运行一组 Pods，但要求所有 Pods 都可用时才执行操作（比如针对某种高吞吐量的分布式任务），你可以实现一个能够满足这一需求的扩展，并将其安装到集群中运行。

Deployments

一个 Deployment 为 Pods 和 ReplicaSets 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：

创建 Deployment 以将 ReplicaSet 上线。 ReplicaSet 在后台创建 Pods。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 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

创建 Deployment

下面是 Deployment 示例。其中创建了一个 ReplicaSet，负责启动三个 nginx Pods：

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

在该例中：

创建名为 nginx-deployment（由 .metadata.name 字段标明）的 Deployment。
该 Deployment 创建三个（由 replicas 字段标明）Pod 副本。

selector 字段定义 Deployment 如何查找要管理的 Pods。在这里，你选择在 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 labels 字段打上 app: nginx 标签。
- Pod 模板规约（即 .template.spec 字段）指示 Pods 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 name 字段将其命名为 nginx。

1 通过运行以下命令创建 Deployment ：

kubectl apply -f https://k8s.io/examples/controllers/nginx-deployment.yaml

2 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               DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
nginx-deployment   3         0         0            0           1s

3 要查看 Deployment 上线状态，运行 kubectl rollout status deployment/nginx-deployment

deployment "nginx-deployment" successfully rolled out

4 几秒钟后再次运行 kubectl get deployments。输出类似于：

NAME               DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
nginx-deployment   3         3         3            3           18s

5 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

6 要查看每个 Pod 自动生成的标签，运行 kubectl get pods --show-labels。返回以下输出：

NAME                                READY     STATUS    RESTARTS   AGE       LABELS
nginx-deployment-75675f5897-7ci7o   1/1       Running   0          18s       app=nginx,pod-template-hash=3123191453
nginx-deployment-75675f5897-kzszj   1/1       Running   0          18s       app=nginx,pod-template-hash=3123191453
nginx-deployment-75675f5897-qqcnn   1/1       Running   0          18s       app=nginx,pod-template-hash=3123191453

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

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 ReplicaSets 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。

按照以下步骤更新 Deployment：

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/nginx-deployment nginx=nginx:1.16.1 --record

或者，可以 edit Deployment 并将 .spec.template.spec.containers[0].image 从 nginx:1.14.2 更改至 nginx:1.16.1。

kubectl edit deployment.v1.apps/nginx-deployment

2 要查看上线状态，运行：

kubectl rollout status deployment/nginx-deployment

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

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 Pods:

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 Pods 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 Pods 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 25%（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，然后删除了一些旧的 Pods，并创建了新的 Pods。它不会杀死老 Pods，直到有足够的数量新的 Pods 已经出现。在足够数量的旧 Pods 被杀死前并没有创建新 Pods。它确保至少 2 个 Pod 可用，同时最多总共 4 个 Pod 可用。

获取 Deployment 的更多信息

kubectl describe deployments

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 Pods。如果更新了 Deployment，则控制标签匹配 .spec.selector 但模板不匹配 .spec.template 的 Pods 的现有 ReplicaSet 被缩容。最终，新的 ReplicaSet 缩放为 .spec.replicas 个副本，所有旧 ReplicaSets 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 ReplicaSets 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 Pods，并开始创建 nginx:1.16.1 Pods。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。

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）。

说明： Deployment 被触发上线时，系统就会创建 Deployment 的新的修订版本。这意味着仅当 Deployment 的 Pod 模板（.spec.template）发生更改时，才会创建新修订版本 -- 例如，模板的标签或容器镜像发生变化。其他更新，如 Deployment 的扩缩容操作不会创建 Deployment 修订版本。这是为了方便同时执行手动缩放或自动缩放。换言之，当你回滚到较早的修订版本时，只有 Deployment 的 Pod 模板部分会被回滚。

检查 Deployment 上线历史

1 检查 Deployment 修订历史

kubectl rollout history deployment.v1.apps/nginx

2 要查看修订历史的详细信息，运行：

kubectl rollout history deployment.v1.apps/nginx --revision=1

回滚到之前的修订版本

1 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.v1.apps/nginx-deployment

或者

kubectl rollout undo deployment.v1.apps/nginx-deployment --to-revision=2

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

缩放 Deployment

kubectl scale deployment.v1.apps/nginx-deployment --replicas=10

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 ReplicaSets（含 Pods 的 ReplicaSets）中的额外副本，以降低风险。这称为 比例缩放（Proportional Scaling）

例如，你正在运行一个 10 个副本的 Deployment，其 maxSurge=3，maxUnavailable=2。

确保 Deployment 的这 10 个副本都在运行。

更新 Deployment 使用新镜像，碰巧该镜像无法从集群内部解析。

暂停、恢复 Deployment

Deployment 状态

Deployment 的生命周期中会有许多状态。上线新的 ReplicaSet 期间可能处于 Progressing（进行中），可能是 Complete（已完成），也可能是 Failed（失败）以至于无法继续进行。

失败的 Deployment

你的 Deployment 可能会在尝试部署其最新的 ReplicaSet 受挫，一直处于未完成状态。造成此情况一些可能因素如下：

配额（Quota）不足
就绪探测（Readiness Probe）失败
镜像拉取错误
权限不足
限制范围（Limit Ranges）问题
应用程序运行时的配置错误

posted @ 2021-10-25 22:45 i2020 阅读(124) 评论(0) 收藏举报

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