Deployment

概述

Deployment 为 Pod 和 ReplicaSet 提供了声明式定义（declarative）方法，用来替代以前的 ReplicationController 来方便地管理应用。它是 Kubernetes 中管理无状态应用的核心控制器。

主要功能

  • 创建管理：定义 Deployment 来创建 Pod 和 ReplicaSet
  • 滚动更新：支持应用的滚动升级和回滚
  • 弹性伸缩：支持应用的扩容和缩容
  • 暂停控制：可以暂停和继续 Deployment 的部署过程

快速示例

一个简单的 nginx 应用可以定义为：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.20
        ports:
        - containerPort: 80

常用操作命令

扩容应用：

kubectl scale deployment nginx-deployment --replicas 10

设置自动扩缩容：

kubectl autoscale deployment nginx-deployment --min=10 --max=15 --cpu-percent=80

更新镜像：

kubectl set image deployment/nginx-deployment nginx=nginx:1.21

回滚到上一版本：

kubectl rollout undo deployment/nginx-deployment

架构图解

Kubernetes Deployment Cheatsheet
Kubernetes Deployment Cheatsheet

核心概念

Deployment 的作用

Deployment 为 Pod 和 ReplicaSet 提供声明式更新能力。你只需要在 Deployment 中描述期望的目标状态，Deployment Controller 就会帮你将 Pod 和 ReplicaSet 的实际状态改变到目标状态。

重要提醒：你不应该手动管理由 Deployment 创建的 ReplicaSet，否则会与 Deployment Controller 产生冲突。

典型应用场景

  • 应用部署：使用 Deployment 创建 ReplicaSet，ReplicaSet 在后台创建 Pod
  • 滚动更新：通过更新 Deployment 的 PodTemplateSpec 字段来声明 Pod 的新状态
  • 版本回滚：当前状态不稳定时，回滚到之前的 Deployment revision
  • 应用扩缩容：扩容 Deployment 以满足更高的负载
  • 部署控制：暂停 Deployment 来应用多个修复，然后恢复上线
  • 状态监控：根据 Deployment 的状态判断部署是否成功
  • 历史清理：清除旧的不必要的 ReplicaSet

创建 Deployment

基本创建

使用 kubectl 创建 Deployment：

kubectl create -f nginx-deployment.yaml --record

使用 --record 参数可以在 annotation 中记录当前命令，便于后续的版本管理和回滚操作。

查看状态

创建后立即查看状态：

kubectl get deployments
NAME               DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
nginx-deployment   3         0         0            0           1s

状态说明：

  • DESIRED：期望的副本数（根据 .spec.replicas 配置）
  • CURRENT：当前副本数（.status.replicas）
  • UP-TO-DATE：最新的副本数（.status.updatedReplicas）
  • AVAILABLE：可用的副本数（.status.availableReplicas）

等待部署完成后：

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

查看关联资源

查看 ReplicaSet：

kubectl get rs
NAME                          DESIRED   CURRENT   READY   AGE
nginx-deployment-2035384211   3         3         3       18s

查看 Pod：

kubectl get pods --show-labels
NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
nginx-deployment-2035384211-7ci7o   1/1     Running   0          18s   app=nginx,pod-template-hash=2035384211
nginx-deployment-2035384211-kzszj   1/1     Running   0          18s   app=nginx,pod-template-hash=2035384211
nginx-deployment-2035384211-qqcnn   1/1     Running   0          18s   app=nginx,pod-template-hash=2035384211

Pod Template Hash 标签

注意 Pod 上的 pod-template-hash 标签，这是 Deployment Controller 自动添加的。通过将 ReplicaSet 的 PodTemplate 进行哈希散列，生成的哈希值作为标签值，确保不同版本的 ReplicaSet 管理的 Pod 不会冲突。

更新 Deployment

触发更新

Deployment 的滚动更新（rollout）只有在 Deployment 的 Pod template（.spec.template）中的标签更新或者镜像更改时才会被触发。其他更新如扩容不会触发 rollout。

镜像更新

更新 nginx 镜像版本：

kubectl set image deployment/nginx-deployment nginx=nginx:1.21

或者使用 edit 命令：

kubectl edit deployment/nginx-deployment

监控更新状态

查看 rollout 状态：

kubectl rollout status deployment/nginx-deployment
Waiting for rollout to finish: 2 out of 3 new replicas have been updated...
deployment "nginx-deployment" successfully rolled out

滚动更新过程

Deployment 采用滚动更新策略，确保在更新过程中服务的可用性：

  • 默认情况下，最多有 25% 的 Pod 不可用（maxUnavailable）
  • 最多有 25% 的 Pod 超出期望数量（maxSurge）
  • 这样确保在更新过程中始终有足够的 Pod 提供服务

查看更新过程中的 ReplicaSet 变化：

kubectl get rs
NAME                          DESIRED   CURRENT   READY   AGE
nginx-deployment-1564180365   3         3         3       6s
nginx-deployment-2035384211   0         0         0       36s

Rollover（多个滚动更新并行）

当 Deployment Controller 观测到新的 deployment 被创建时：

  • 如果没有已存在的 ReplicaSet 来创建期望个数的 Pod，就会创建新的 ReplicaSet
  • 已存在的 ReplicaSet 会被缩容到 0
  • 如果在更新过程中再次更新，会立即创建新的 ReplicaSet，并停止之前的更新过程

Label Selector 更新

不建议更新 label selector，如果必须更新，需要注意：

  • 增加 selector：需要同时在 Deployment spec 中更新新的 label
  • 更新 selector：会导致创建新的 ReplicaSet，旧的会变成孤儿
  • 删除 selector：不需要改变 Pod template label，但删除的 label 仍存在于现有 Pod 中

版本回滚

回滚场景

当部署出现问题时（如镜像错误、应用崩溃等），可以快速回滚到稳定版本。

假设更新了错误的镜像：

kubectl set image deployment/nginx-deployment nginx=nginx:1.91

查看回滚历史

查看 Deployment 的 revision 历史：

kubectl rollout history deployment/nginx-deployment
deployments "nginx-deployment":
REVISION    CHANGE-CAUSE
1           kubectl create -f nginx-deployment.yaml --record
2           kubectl set image deployment/nginx-deployment nginx=nginx:1.20
3           kubectl set image deployment/nginx-deployment nginx=nginx:1.91

查看特定版本的详细信息：

kubectl rollout history deployment/nginx-deployment --revision=2

执行回滚

回滚到上一个版本：

kubectl rollout undo deployment/nginx-deployment

回滚到指定版本：

kubectl rollout undo deployment/nginx-deployment --to-revision=2

清理策略

通过设置 .spec.revisionHistoryLimit 来控制保留的历史版本数量：

spec:
  revisionHistoryLimit: 10  # 保留 10 个历史版本

设置为 0 则不保留历史版本，但会失去回滚能力。

扩缩容操作

手动扩缩容

扩容到 10 个副本：

kubectl scale deployment nginx-deployment --replicas 10

自动扩缩容

设置基于 CPU 使用率的自动扩缩容：

kubectl autoscale deployment nginx-deployment --min=10 --max=15 --cpu-percent=80

删除自动扩缩容：

kubectl get hpa
kubectl delete hpa nginx-deployment

比例扩容

当 RollingUpdate Deployment 正在进行滚动更新时，如果同时进行扩容操作，Deployment Controller 会按比例在新旧 ReplicaSet 之间分配新增的副本数，以降低风险。

例如：

  • 当前有 10 个副本，maxSurge=3，maxUnavailable=2
  • 如果此时扩容到 15 个副本，新增的 5 个副本会按比例分配到新旧 ReplicaSet 中

暂停和恢复

暂停 Deployment

在需要进行多次修改时，可以先暂停 Deployment：

kubectl rollout pause deployment/nginx-deployment

进行修改

暂停期间可以进行多次修改而不触发滚动更新：

# 更新镜像
kubectl set image deployment/nginx-deployment nginx=nginx:1.21

# 更新资源限制
kubectl set resources deployment nginx-deployment -c=nginx --limits=cpu=200m,memory=512Mi

恢复 Deployment

完成所有修改后恢复 Deployment：

kubectl rollout resume deployment/nginx-deployment

恢复后会一次性应用所有修改，触发一次滚动更新。

Deployment 状态

进行中（Progressing）

当 Deployment 执行以下任务之一时标记为 progressing 状态：

  • 正在创建新的 ReplicaSet
  • 正在扩容已有的 ReplicaSet
  • 正在缩容已有的 ReplicaSet
  • 有新的可用 Pod 出现

完成（Complete）

当 Deployment 具备以下特性时标记为 complete 状态：

  • 可用副本数等于或超过期望副本数
  • 所有副本都已更新到指定版本
  • 没有旧的 Pod 存在

检查完成状态：

kubectl rollout status deployment/nginx-deployment
deployment "nginx-deployment" successfully rolled out
echo $?  # 返回 0 表示成功

失败（Failed）

Deployment 可能因为以下原因失败：

  • 无效的镜像引用
  • 健康检查失败
  • 镜像拉取错误
  • 权限不足
  • 资源限制
  • 应用配置错误

进度超时

设置进度超时时间：

kubectl patch deployment/nginx-deployment -p '{"spec":{"progressDeadlineSeconds":600}}'

超时后会在 Deployment 状态中添加 Reason=ProgressDeadlineExceeded 的条件。

高级用例

金丝雀发布

通过创建多个 Deployment 实现金丝雀发布：

# 稳定版本
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-stable
spec:
  replicas: 9
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
      version: stable
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
        version: stable
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.20

---
# 金丝雀版本
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-canary
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
      version: canary
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
        version: canary
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.21

Deployment Spec 详解

必需字段

Pod Template (.spec.template)：

  • 是 .spec 中唯一必需的字段
  • 具有与 Pod 相同的 schema，但是嵌套的且不需要 apiVersion 和 kind
  • 必须指定适当的标签和重启策略

可选字段

副本数 (.spec.replicas)：

  • 指定期望的 Pod 数量，默认为 1

选择器 (.spec.selector)：

  • 指定 label selector，圈定 Deployment 管理的 Pod 范围
  • 如果未指定，默认使用 .spec.template.metadata.labels
  • 必须匹配 .spec.template.metadata.labels

更新策略 (.spec.strategy)：

  • Recreate：先删除所有旧 Pod 再创建新 Pod
  • RollingUpdate：滚动更新（默认）

滚动更新参数：

  • maxUnavailable：更新过程中不可用 Pod 的最大数量或百分比
  • maxSurge：更新过程中可以超出期望数量的最大 Pod 数或百分比

其他配置：

  • progressDeadlineSeconds：进度超时时间
  • minReadySeconds：Pod 准备就绪的最小等待时间
  • revisionHistoryLimit：保留的历史版本数量
  • paused：是否暂停 Deployment

配置示例

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.20
        ports:
        - containerPort: 80
        resources:
          limits:
            cpu: 100m
            memory: 128Mi
          requests:
            cpu: 50m
            memory: 64Mi
  strategy:
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      maxUnavailable: 25%
      maxSurge: 25%
  progressDeadlineSeconds: 600
  minReadySeconds: 5
  revisionHistoryLimit: 10

最佳实践

标签管理

  • 为 Deployment 和 Pod 设置清晰的标签
  • 避免与其他控制器的选择器冲突
  • 使用语义化的标签值

资源配置

  • 合理设置 CPU 和内存的 requests 和 limits
  • 配置健康检查（liveness 和 readiness probe）
  • 设置适当的镜像拉取策略

版本管理

  • 使用 --record 参数记录变更历史
  • 合理设置 revisionHistoryLimit
  • 建立完善的发布和回滚流程

监控告警

  • 监控 Deployment 的状态变化
  • 设置资源使用率告警
  • 建立应用健康检查机制
发布于: 2022/05/21 • 最后更新: 2025/07/12 • 编辑页面

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