【kubernetes】kubernetes中的Deployment使用

1 Why need Deployment?

K8S中Pod是用户管理工作负载的基本单位，Pod通常通过Service进行暴露，因此，通常需要管理一组Pod，RC和RS主要就实现了一组Pod的管理工作，其中，RC和RS的区别在于，RS提供更加高级的选择器(RS支持基于集合的选择符)。

在实际生产环境中，应用在初次部署完成后，当测试正常才会对外提供服务，之后就都是升级操作，而升级过程中，意味着删除老的Pod，并创建新的Pod。对于RS而言，如果需要升级Pod的镜像，可以使用kubectl edit修改RS中的Pod的镜像，或者直接修改RS的资源文件，然后执行kubectl apply，但是，这样做的话，会使得服务在短期内的不可用。虽然Service可以保证请求只路由到ready的Pod，并且RS会按照一定的策略删除老的Pod，然后再创建新的Pod，但是，在删除和创建的过程中可能无法保证服务的正常：无法保证永远有Pod在ready状态；无法保证有一定数量的Pod在处理请求。

为了解决服务更新的问题，K8S在RS的基础上提供了Deployment，它最大的特点是提供了滚动升级的能力，并且可以控制升级的速率，使得升级过程中可以正常提供服务，因此，通常都是使用Deployment，而不是RC或者RS。

2 Problem of ReplicaSet

设想一下，在只有RS的情况下，如何进行滚动升级，当然，在设计滚动升级流程之前必须要明确几个目标：

• 升级过程中有固定数量的Pod提供服务
• 为了保证服务不发生抖动，给定灰度的时间，可以减缓升级的速率
• 如果升级过程中发现请求处理异常可以及时回退

为了实现这些目标，在只有RS的情况下，你可能会这么做(假设RS的replicas为3)：

• 用新的Pod的template创建新的RS，然后在RS的selector中新增标签，假设为A，并且RS的replicas设置为0
• 在原来的RS的selector和Pod中都加一个标签，假设为B，这样的话，这些Pod就只被老的RS管理，并通过Service对外暴露
• 将老的RS的replicas减1，新的RS的replicas加1，现在，old_replicas=2，new_replicas=1，并且由于A、B的存在，新老RS只管理各自的Pod，互不干扰，而这些Pod都可以被Service选择
• 此时，Service的Pod同时有新老两个版本，这时候就可以通过监控查看成功率，如果没有问题，等待一段时间(相当于灰度时间)
• 确认新的Pod没有问题，继续升级：老的RS的replicas继续减1，新的RS的replicas继续加1，现在old_replicas=1，new_replicas=2，继续关注监控指标
• 继续升级：old_replicas=0，new_replicas=3，此时，所有的Pod都升级到了新版本

升级过程中总是有3个Pod提供服务，如果升级过程发现异常，可以直接修改old_replicas进行回退，同时，为了持续观察新的Pod的情况，在新的Pod创建完成后，不是立刻就对外提供服务，而是会等待一段时间，用于观察请求成功率，从而决定是否继续进行升级。

上面的过程比较复杂，而且灰度期间如果有问题，需要人工回滚，为了解决滚动更新的问题，K8S提供了Deployment，相比于ReplicaSet，它最大的优势就是滚动更新。

3 What is Deployment

从基础字段上看Deployment跟ReplicaSet没有任何区别，都是在Pod的基础上增加replicas字段，保证副本的数量，Deployment的主要功能也是保证副本的数量。但是，为了保证服务的可用性，相比于ReplicaSet，Deployment提供了滚动更新的能力。

Deployment提供的滚动更新跟上面的人工更新过程类似，也是创建额外的RS，然后修改新老RS的replicas值，然后再添加一些策略，例如，是全部一起更新，还是一个接一个的更新。

4 How to use Deployment

由于Deployment要创建多个Pod的副本，因此，Deployment中十分重要的字段就是PodTemplate和副本数：deployment.spec.template、deployment.spec.replicas。

剩下的字段基本都跟升级相关：

• deployment.spec.progressDeadlineSeconds：当Deployment在一段时间内还没有升级成功，则会在deployment.status.conditions中的Progressing设置为False
• deployment.spec.revisionHistoryLimit：保存用于回滚的历史版本数量，默认是10
• deployment.spec.strategy：升级策略，这里有两种策略：Recreate、RollingUpdate。当deployment.spec.strategy.typeRollingUpdate时，表示滚动更新，并且可以设置deployment.spec.strategy.rollingUpdate.maxSurge（最大峰值，升级过程中可以创建出的超过预期pod数量的pod个数）和deployment.spec.strategy.rollingUpdate.maxUnavailable（最大不可用，升级过程中不可用的pod的数量，可以使用数字和百分比）。当deployment.spec.strategy.typeRecreate时，会干掉所有pod，当所有pod被干掉后，再创建新的pod。

kubectl create deployment --image=nginx my-nginx

上述语句创建了一个nginx的deployment，副本数和升级策略都是用的默认值：replcas=1，maxSurge=25%，maxUnavailable=25%。

4.1 Deployment相关资源和字段解释

kubectl get deploy my-nginx

上述命令可与查看该deployment，输出的结果中有三个重要字段：

• READY：就绪的pod数量，
• UP-TO-DATE：pod的定义与deployment中的Pod模板相同的pod的个数
• AVAILABLE：可用的pod数量

4.2 Deployment的升级

Deployment通常通过更新镜像进行升级：

kubectl set image deploy my-nginx nginx=nginx:1.9.1
kubectl annotate deploy my-nginx kubernetes.io/change-cause="set nginx to 1.9.1"

上述语句先更新my-nginx这个Deployment的nginx容器的镜像，再使用annotate设置变更的原因，最后可以使用kubectl rollout status deploy my-nginx查看更新状态。

执行kubectl describe deploy my-nginx可以查看更新过程：

同时可以查看历史版本：

这里的CHANGE-CAUSE就是上面设置的annotate，另外，这里需要注意的是，这里只会保存不重复的版本，如果用两个镜像交替更新，这里只会保存两个版本。

4.3 Deployment的回滚

当升级过程中出现问题，如果是升级过程就卡主了，例如，pod没起来，或者拉取镜像失败，老的pod不会被干掉，此时也不会有啥问题。如果是程序的bug造成的问题，通过监控或者其他方式验证发现了问题，可以对Deployment进行回滚。

kubectl rollout undo deploy my-nginx

此时，deployment会回到上个版本，并且在rollout history中可以看到之前的版本换到了最新版本，版本号加1：

当然，也可以回滚到指定版本：

kubectl rollout undo deploy my-nginx --to-revision=3

4.4 Deployment的手动缩放

当pod数量不够或者过多时，可以手动修改Deployment的replicas配置：

kubectl scale deploy my-nginx --replicas=3

收到将Deployment的副本数设置为3。

5 小结

Deployment作为k8s中无状态部署的最常用的资源，所有的业务逻辑层的高可用和负载均衡都会用它来部署。当Deployment资源已经创建后，可以通过kubectl set image和kubectl scale更新镜像和副本数，还能够使用kubectl rollout undo进行回滚，同时，可以使用kubectl rollout history查看历史版本。