Deployment

概述

Deployment 是 Kubernetes 中用于管理无状态应用的核心控制器，提供声明式的 Pod 和 ReplicaSet 更新机制。

关键点	内容
核心作用	管理 Pod 的创建、更新和删除
控制对象	通过 ReplicaSet 管理 Pod 副本
更新策略	支持滚动更新和重新创建
回滚机制	支持版本历史和快速回滚

Deployment 的本质

设计理念

声明式管理：描述期望状态，由控制器确保实际状态与期望状态一致
版本控制：每次更新创建新的 ReplicaSet，保留历史版本
滚动更新：逐步替换旧版本 Pod，确保服务可用性
自动恢复：监控 Pod 状态，自动重启失败的 Pod

架构关系

Deployment
    ↓ (管理)
ReplicaSet (v1, v2, v3...)
    ↓ (创建)
Pod (副本1, 副本2, 副本3...)

基本配置

简单的 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:1.20
        ports:
        - containerPort: 80

完整配置示例

yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: web-app-deployment
  namespace: default
  labels:
    app: web-app
    version: v1.0
  annotations:
    deployment.kubernetes.io/revision: "1"
spec:
  # 副本数量
  replicas: 5
  
  # 选择器（必须匹配 template.metadata.labels）
  selector:
    matchLabels:
      app: web-app
      tier: frontend
  
  # Pod 模板
  template:
    metadata:
      labels:
        app: web-app
        tier: frontend
        version: v1.0
    spec:
      containers:
      - name: web-container
        image: nginx:1.20
        ports:
        - containerPort: 80
          name: http
        resources:
          requests:
            memory: "64Mi"
            cpu: "100m"
          limits:
            memory: "128Mi"
            cpu: "200m"
        livenessProbe:
          httpGet:
            path: /health
            port: 80
          initialDelaySeconds: 30
          periodSeconds: 10
        readinessProbe:
          httpGet:
            path: /ready
            port: 80
          initialDelaySeconds: 5
          periodSeconds: 5
  
  # 更新策略
  strategy:
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      maxUnavailable: 1
      maxSurge: 1
  
  # 进度截止时间
  progressDeadlineSeconds: 600
  
  # 保留的历史版本数
  revisionHistoryLimit: 10

更新策略

滚动更新（RollingUpdate）

yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: rolling-update-demo
spec:
  replicas: 6
  strategy:
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      maxUnavailable: 2      # 最多不可用的 Pod 数量
      maxSurge: 2           # 最多超出期望副本数的 Pod 数量
  selector:
    matchLabels:
      app: demo
  template:
    metadata:
      labels:
        app: demo
    spec:
      containers:
      - name: app
        image: nginx:1.20
        ports:
        - containerPort: 80

重新创建（Recreate）

yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: recreate-demo
spec:
  replicas: 3
  strategy:
    type: Recreate  # 先删除所有旧 Pod，再创建新 Pod
  selector:
    matchLabels:
      app: demo
  template:
    metadata:
      labels:
        app: demo
    spec:
      containers:
      - name: app
        image: nginx:1.20

更新策略对比

策略	优点	缺点	适用场景
RollingUpdate	零停机更新，平滑过渡	更新过程较慢，可能出现版本混合	无状态应用，对可用性要求高
Recreate	更新快速，版本一致	有停机时间	有状态应用，不能并存多版本

生命周期管理

创建 Deployment

bash

# 从 YAML 文件创建
kubectl apply -f deployment.yaml

# 命令行创建
kubectl create deployment nginx --image=nginx:1.20 --replicas=3

# 生成 YAML 模板
kubectl create deployment nginx --image=nginx:1.20 --dry-run=client -o yaml > deployment.yaml

查看 Deployment

bash

# 查看所有 Deployment
kubectl get deployments
kubectl get deploy

# 查看详细信息
kubectl describe deployment nginx-deployment

# 查看 YAML 配置
kubectl get deployment nginx-deployment -o yaml

# 实时监控状态
kubectl get deployment nginx-deployment -w

更新 Deployment

bash

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

# 编辑配置
kubectl edit deployment nginx-deployment

# 应用新配置
kubectl apply -f deployment.yaml

# 重启 Deployment（重新创建所有 Pod）
kubectl rollout restart deployment/nginx-deployment

扩缩容

bash

# 手动扩缩容
kubectl scale deployment nginx-deployment --replicas=5

# 查看扩缩容状态
kubectl get deployment nginx-deployment

# 自动扩缩容（需要 HPA）
kubectl autoscale deployment nginx-deployment --cpu-percent=50 --min=1 --max=10

滚动更新和回滚

滚动更新过程

bash

# 触发滚动更新
kubectl set image deployment/nginx-deployment nginx=nginx:1.21 --record

# 查看滚动更新状态
kubectl rollout status deployment/nginx-deployment

# 查看滚动更新历史
kubectl rollout history deployment/nginx-deployment

# 查看特定版本详情
kubectl rollout history deployment/nginx-deployment --revision=2

回滚操作

bash

# 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

# 暂停滚动更新
kubectl rollout pause deployment/nginx-deployment

# 恢复滚动更新
kubectl rollout resume deployment/nginx-deployment

版本管理示例

yaml

# 带有变更记录的更新
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: versioned-app
  annotations:
    deployment.kubernetes.io/revision: "3"
    kubernetes.io/change-cause: "Update to version 1.2.0"
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: versioned-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: versioned-app
        version: "1.2.0"
    spec:
      containers:
      - name: app
        image: myapp:1.2.0
        ports:
        - containerPort: 8080

高级配置

就绪性和存活性探针

yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: health-check-deployment
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: health-demo
  template:
    metadata:
      labels:
        app: health-demo
    spec:
      containers:
      - name: app
        image: nginx:1.20
        ports:
        - containerPort: 80
        
        # 存活探针
        livenessProbe:
          httpGet:
            path: /health
            port: 80
            httpHeaders:
            - name: Custom-Header
              value: Awesome
          initialDelaySeconds: 30
          periodSeconds: 10
          timeoutSeconds: 5
          successThreshold: 1
          failureThreshold: 3
        
        # 就绪探针
        readinessProbe:
          httpGet:
            path: /ready
            port: 80
          initialDelaySeconds: 5
          periodSeconds: 5
          timeoutSeconds: 3
          successThreshold: 1
          failureThreshold: 3
        
        # 启动探针
        startupProbe:
          httpGet:
            path: /startup
            port: 80
          initialDelaySeconds: 10
          periodSeconds: 10
          timeoutSeconds: 5
          failureThreshold: 30

资源管理

yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: resource-managed-deployment
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: resource-demo
  template:
    metadata:
      labels:
        app: resource-demo
    spec:
      containers:
      - name: app
        image: nginx:1.20
        resources:
          requests:
            memory: "128Mi"
            cpu: "100m"
            ephemeral-storage: "1Gi"
          limits:
            memory: "256Mi"
            cpu: "200m"
            ephemeral-storage: "2Gi"
        
        # 环境变量
        env:
        - name: ENV
          value: "production"
        - name: LOG_LEVEL
          value: "info"
        
        # 存储卷挂载
        volumeMounts:
        - name: config-volume
          mountPath: /etc/config
        - name: data-volume
          mountPath: /data
      
      volumes:
      - name: config-volume
        configMap:
          name: app-config
      - name: data-volume
        persistentVolumeClaim:
          claimName: app-data-pvc

安全配置

yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: secure-deployment
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: secure-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: secure-app
    spec:
      # Pod 安全上下文
      securityContext:
        runAsNonRoot: true
        runAsUser: 1000
        runAsGroup: 3000
        fsGroup: 2000
        seccompProfile:
          type: RuntimeDefault
      
      containers:
      - name: app
        image: nginx:1.20
        
        # 容器安全上下文
        securityContext:
          allowPrivilegeEscalation: false
          readOnlyRootFilesystem: true
          runAsNonRoot: true
          capabilities:
            drop:
            - ALL
            add:
            - NET_BIND_SERVICE
        
        ports:
        - containerPort: 80
        
        volumeMounts:
        - name: tmp-volume
          mountPath: /tmp
        - name: var-cache-volume
          mountPath: /var/cache/nginx
        - name: var-run-volume
          mountPath: /var/run
      
      volumes:
      - name: tmp-volume
        emptyDir: {}
      - name: var-cache-volume
        emptyDir: {}
      - name: var-run-volume
        emptyDir: {}

调度和亲和性

节点选择和亲和性

yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: scheduled-deployment
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: scheduled-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: scheduled-app
    spec:
      # 节点选择器
      nodeSelector:
        disktype: ssd
        zone: us-west1
      
      # 亲和性配置
      affinity:
        # 节点亲和性
        nodeAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
            nodeSelectorTerms:
            - matchExpressions:
              - key: kubernetes.io/arch
                operator: In
                values:
                - amd64
          preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - weight: 1
            preference:
              matchExpressions:
              - key: node-type
                operator: In
                values:
                - high-performance
        
        # Pod 反亲和性（分散部署）
        podAntiAffinity:
          preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - weight: 100
            podAffinityTerm:
              labelSelector:
                matchExpressions:
                - key: app
                  operator: In
                  values:
                  - scheduled-app
              topologyKey: kubernetes.io/hostname
      
      # 容忍度
      tolerations:
      - key: "dedicated"
        operator: "Equal"
        value: "gpu"
        effect: "NoSchedule"
      
      containers:
      - name: app
        image: nginx:1.20

监控和观测

状态监控

bash

# 查看 Deployment 状态
kubectl get deployment nginx-deployment -o wide

# 查看 ReplicaSet
kubectl get replicaset -l app=nginx

# 查看 Pod 状态
kubectl get pods -l app=nginx

# 查看事件
kubectl get events --field-selector involvedObject.name=nginx-deployment

# 查看资源使用情况
kubectl top deployment nginx-deployment
kubectl top pods -l app=nginx

日志收集

bash

# 查看 Deployment 相关的所有 Pod 日志
kubectl logs -l app=nginx --tail=100

# 实时查看日志
kubectl logs -l app=nginx -f

# 查看特定 Pod 日志
kubectl logs <pod-name>

# 查看前一个容器实例的日志
kubectl logs <pod-name> --previous

指标配置

yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: monitored-deployment
  annotations:
    prometheus.io/scrape: "true"
    prometheus.io/port: "8080"
    prometheus.io/path: "/metrics"
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: monitored-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: monitored-app
      annotations:
        prometheus.io/scrape: "true"
        prometheus.io/port: "8080"
        prometheus.io/path: "/metrics"
    spec:
      containers:
      - name: app
        image: myapp:latest
        ports:
        - containerPort: 8080
          name: http
        - containerPort: 9090
          name: metrics
        env:
        - name: METRICS_ENABLED
          value: "true"

故障排查

常见问题诊断

bash

# 检查 Deployment 状态
kubectl describe deployment <deployment-name>

# 检查 ReplicaSet 状态
kubectl describe replicaset <replicaset-name>

# 检查 Pod 状态
kubectl describe pod <pod-name>

# 查看事件
kubectl get events --sort-by=.metadata.creationTimestamp

# 检查资源配额
kubectl describe resourcequota
kubectl describe limitrange

常见故障及解决方案

问题	症状	可能原因	解决方案
Pod 无法启动	Pending 状态	资源不足、调度限制	检查资源请求、节点容量、调度策略
滚动更新卡住	部分 Pod 更新失败	镜像拉取失败、健康检查失败	检查镜像、探针配置、网络连接
服务不可用	就绪探针失败	应用启动慢、配置错误	调整探针参数、检查应用配置
内存溢出	Pod 被杀死重启	内存限制过低	增加内存限制、优化应用内存使用
回滚失败	历史版本不可用	历史版本被清理	检查 revisionHistoryLimit 设置

调试技巧

yaml

# 调试用的 Deployment
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: debug-deployment
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: debug
  template:
    metadata:
      labels:
        app: debug
    spec:
      containers:
      - name: debug
        image: busybox
        command: ['sleep', '3600']  # 保持运行以便调试
        resources:
          requests:
            memory: "64Mi"
            cpu: "100m"
          limits:
            memory: "128Mi"
            cpu: "200m"

最佳实践

设计原则

声明式配置：使用 YAML 文件管理配置，避免命令式操作
版本控制：为镜像使用具体版本标签，避免使用 latest
资源限制：设置合理的资源请求和限制
健康检查：配置适当的存活和就绪探针
标签管理：使用一致的标签策略便于管理

配置建议

yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: best-practice-deployment
  labels:
    app: my-app
    version: v1.0.0
    component: backend
    part-of: my-system
    managed-by: kubectl
spec:
  replicas: 3
  
  # 选择器必须匹配模板标签
  selector:
    matchLabels:
      app: my-app
      component: backend
  
  template:
    metadata:
      labels:
        app: my-app
        version: v1.0.0
        component: backend
    spec:
      # 安全配置
      securityContext:
        runAsNonRoot: true
        runAsUser: 1000
        fsGroup: 2000
      
      containers:
      - name: app
        image: my-app:v1.0.0  # 使用具体版本
        
        # 端口配置
        ports:
        - containerPort: 8080
          name: http
          protocol: TCP
        
        # 资源配置
        resources:
          requests:
            memory: "128Mi"
            cpu: "100m"
          limits:
            memory: "256Mi"
            cpu: "200m"
        
        # 健康检查
        livenessProbe:
          httpGet:
            path: /health
            port: http
          initialDelaySeconds: 30
          periodSeconds: 10
          timeoutSeconds: 5
          failureThreshold: 3
        
        readinessProbe:
          httpGet:
            path: /ready
            port: http
          initialDelaySeconds: 5
          periodSeconds: 5
          timeoutSeconds: 3
          failureThreshold: 3
        
        # 环境变量
        env:
        - name: ENV
          value: "production"
        - name: LOG_LEVEL
          value: "info"
        
        # 存储卷挂载
        volumeMounts:
        - name: config
          mountPath: /app/config
          readOnly: true
      
      volumes:
      - name: config
        configMap:
          name: app-config
  
  # 更新策略
  strategy:
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      maxUnavailable: 1
      maxSurge: 1
  
  # 进度截止时间
  progressDeadlineSeconds: 600
  
  # 保留历史版本数
  revisionHistoryLimit: 10

性能优化

镜像优化：使用多阶段构建，减小镜像大小
启动优化：优化应用启动时间，合理设置探针延迟
资源调优：根据实际使用情况调整资源请求和限制
并发控制：合理设置 maxUnavailable 和 maxSurge
历史管理：适当设置 revisionHistoryLimit 避免过多历史版本

安全建议

最小权限：使用非 root 用户运行容器
只读文件系统：设置 readOnlyRootFilesystem
能力限制：删除不必要的 Linux capabilities
网络策略：使用 NetworkPolicy 限制网络访问
镜像安全：定期扫描镜像漏洞

总结

Deployment 是 Kubernetes 中管理无状态应用的核心资源，提供了强大的声明式管理能力：

核心特性

声明式管理 - 描述期望状态，自动维护
滚动更新 - 零停机更新，平滑过渡
版本控制 - 保留历史版本，支持快速回滚
自动恢复 - 监控 Pod 状态，自动重启失败实例

主要功能

副本管理 - 确保指定数量的 Pod 副本运行
更新策略 - 支持滚动更新和重新创建
扩缩容 - 手动或自动调整副本数量
故障恢复 - 自动替换失败的 Pod

最佳实践

合理配置 - 设置适当的资源限制和健康检查
版本管理 - 使用具体版本标签，记录变更历史
安全加固 - 遵循安全最佳实践
监控观测 - 配置完善的监控和日志收集
故障处理 - 建立完善的故障排查流程

Deployment 是 Kubernetes 应用部署的基础，掌握其使用方法对于运维和开发都至关重要。

Deployment ​

概述 ​

Deployment 的本质 ​

设计理念 ​

架构关系 ​

基本配置 ​

简单的 Deployment ​

完整配置示例 ​

更新策略 ​

滚动更新（RollingUpdate） ​

重新创建（Recreate） ​

更新策略对比 ​

生命周期管理 ​

创建 Deployment ​

查看 Deployment ​

更新 Deployment ​

扩缩容 ​

滚动更新和回滚 ​

滚动更新过程 ​

回滚操作 ​

版本管理示例 ​

高级配置 ​

就绪性和存活性探针 ​

资源管理 ​

安全配置 ​

调度和亲和性 ​

节点选择和亲和性 ​

监控和观测 ​

状态监控 ​

日志收集 ​

指标配置 ​

故障排查 ​

常见问题诊断 ​

常见故障及解决方案 ​

调试技巧 ​

最佳实践 ​

设计原则 ​

配置建议 ​

性能优化 ​

安全建议 ​

总结 ​

核心特性 ​

主要功能 ​

最佳实践 ​

Deployment

概述

Deployment 的本质

设计理念

架构关系

基本配置

简单的 Deployment

完整配置示例

更新策略

滚动更新（RollingUpdate）

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