第189集：Pod 与 Deployment

核心知识点讲解

1. Pod基础

基本概念

Pod是Kubernetes中最小的部署单元，它是一个或多个容器的集合，这些容器共享网络、存储和命名空间。Pod中的容器总是被调度到同一个节点上运行。

Pod的特点

• 共享网络：Pod中的容器共享同一个网络命名空间，可以通过localhost通信
• 共享存储：Pod中的容器可以共享卷
• 生命周期短暂：Pod是临时的，会被创建、销毁和替换
• 不可修改：Pod创建后，其规格不能被修改，只能通过替换来更新

Pod的创建

# pod.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod
  labels:
    app: my-app
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:latest
    ports:
    - containerPort: 80
  - name: sidecar
    image: busybox:latest
    command: ["/bin/sh", "-c", "while true; do echo hello; sleep 10; done"]

# 创建Pod
kubectl apply -f pod.yaml

# 查看Pod
kubectl get pods

# 查看Pod详情
kubectl describe pod my-pod

# 删除Pod
kubectl delete pod my-pod

2. Pod配置详解

容器配置

• image：容器镜像
• command：覆盖容器的默认命令
• args：传递给命令的参数
• env：环境变量
• ports：容器端口
• resources：资源限制和请求
• volumeMounts：挂载卷
• livenessProbe：存活探针
• readinessProbe：就绪探针
• startupProbe：启动探针

示例配置

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod
spec:
  containers:
  - name: app
    image: my-app:latest
    ports:
    - containerPort: 8080
    env:
    - name: ENVIRONMENT
      value: production
    resources:
      limits:
        cpu: "1"
        memory: "512Mi"
      requests:
        cpu: "500m"
        memory: "256Mi"
    livenessProbe:
      httpGet:
        path: /health
        port: 8080
      initialDelaySeconds: 30
      periodSeconds: 10
    readinessProbe:
      httpGet:
        path: /ready
        port: 8080
      initialDelaySeconds: 5
      periodSeconds: 5
    volumeMounts:
    - name: config-volume
      mountPath: /app/config
  volumes:
  - name: config-volume
    configMap:
      name: app-config

3. Deployment基础

基本概念

Deployment是Kubernetes中用于管理Pod副本的控制器，它提供了声明式的更新能力，确保指定数量的Pod副本正在运行，并支持滚动更新和回滚。

Deployment的特点

• 声明式更新：通过修改Deployment的规格来更新应用
• 滚动更新：逐步替换旧Pod，确保服务不中断
• 回滚：支持回滚到之前的版本
• 扩缩容：可以手动或自动调整Pod副本数量
• 健康检查：确保只有健康的Pod被加入服务

Deployment的创建

# deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-deployment
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: my-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: my-app
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.14.2
        ports:
        - containerPort: 80

# 创建Deployment
kubectl apply -f deployment.yaml

# 查看Deployment
kubectl get deployments

# 查看ReplicaSet
kubectl get replicasets

# 查看Pod
kubectl get pods

4. Deployment配置详解

基本配置

• replicas：Pod副本数量
• selector：选择器，用于匹配Pod
• template：Pod模板
• strategy：更新策略
• minReadySeconds：最小就绪时间
• revisionHistoryLimit：保留的历史版本数量

更新策略

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-deployment
spec:
  replicas: 3
  strategy:
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      maxSurge: 1
      maxUnavailable: 0
  selector:
    matchLabels:
      app: my-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: my-app
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.16.1
        ports:
        - containerPort: 80

5. 管理操作

扩缩容

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

# 自动扩缩容（HPA）
kubectl autoscale deployment my-deployment --min=2 --max=10 --cpu-percent=80

# 查看HPA
kubectl get hpa

更新

# 通过编辑配置文件更新
kubectl edit deployment my-deployment

# 通过命令更新镜像
kubectl set image deployment my-deployment nginx=nginx:1.17.0

# 查看更新状态
kubectl rollout status deployment my-deployment

回滚

# 查看历史版本
kubectl rollout history deployment my-deployment

# 查看特定版本的详情
kubectl rollout history deployment my-deployment --revision=2

# 回滚到上一个版本
kubectl rollout undo deployment my-deployment

# 回滚到特定版本
kubectl rollout undo deployment my-deployment --to-revision=1

暂停和恢复

# 暂停更新
kubectl rollout pause deployment my-deployment

# 进行多次修改...

# 恢复更新
kubectl rollout resume deployment my-deployment

6. 健康检查

存活探针（Liveness Probe）

存活探针用于检测容器是否正在运行，如果探测失败，kubelet会重启容器。

livenessProbe:
  httpGet:
    path: /health
    port: 8080
  initialDelaySeconds: 30
  periodSeconds: 10
  timeoutSeconds: 5
  failureThreshold: 3
  successThreshold: 1

就绪探针（Readiness Probe）

就绪探针用于检测容器是否准备好接收流量，如果探测失败，Pod会从Service的端点中移除。

readinessProbe:
  tcpSocket:
    port: 8080
  initialDelaySeconds: 5
  periodSeconds: 10

启动探针（Startup Probe）

启动探针用于检测容器是否已经启动完成，适用于启动较慢的应用。

startupProbe:
  exec:
    command:
    - cat
    - /app/ready
  initialDelaySeconds: 10
  periodSeconds: 5
  failureThreshold: 30

7. 最佳实践

Pod设计

• 单一职责：每个Pod应该只包含一个主要容器和必要的辅助容器
• 使用标签：为Pod添加有意义的标签，便于管理和服务发现
• 配置健康检查：为所有容器配置适当的健康检查
• 设置资源限制：为容器设置资源请求和限制
• 使用Init容器：用于初始化操作

Deployment管理

• 使用Deployment：优先使用Deployment而不是直接创建Pod
• 合理设置更新策略：根据应用特性选择合适的更新策略
• 保留历史版本：设置适当的revisionHistoryLimit
• 使用命名空间：将不同环境的Deployment部署到不同的命名空间
• 监控Deployment：监控Deployment的状态和性能

实用案例分析

案例1：部署多容器应用

场景描述：部署一个包含主应用和日志收集器的多容器应用。

解决方案：

# app-deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: app-with-logger
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: my-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: my-app
    spec:
      containers:
      - name: main-app
        image: my-app:latest
        ports:
        - containerPort: 8080
        volumeMounts:
        - name: log-volume
          mountPath: /app/logs
      - name: logger
        image: fluentd:latest
        volumeMounts:
        - name: log-volume
          mountPath: /app/logs
      volumes:
      - name: log-volume
        emptyDir: {}

实施效果：

• 主应用和日志收集器在同一个Pod中运行
• 它们共享日志卷，logger可以实时收集main-app的日志
• Deployment确保应用有2个副本运行

案例2：蓝绿部署

场景描述：使用Deployment实现蓝绿部署，确保零 downtime 升级。

解决方案：

# 部署蓝环境
kubectl apply -f blue-deployment.yaml

# 创建服务指向蓝环境
kubectl apply -f service.yaml

# 部署绿环境
kubectl apply -f green-deployment.yaml

# 验证绿环境正常运行
# ...

# 更新服务指向绿环境
kubectl patch service my-service -p '{"spec":{"selector":{"app":"my-app","version":"green"}}}'

# 验证服务正常
# ...

# 删除蓝环境（可选）
kubectl delete deployment blue-deployment

实施效果：

• 蓝绿两个环境并行运行
• 通过更新服务的选择器实现流量切换
• 切换过程零 downtime
• 可以快速回滚到蓝环境

课后练习

1. 创建一个包含多个容器的Pod
2. 为Pod配置健康检查
3. 使用Deployment部署应用并设置3个副本
4. 执行滚动更新，将应用版本从v1更新到v2
5. 执行回滚操作，将应用回滚到v1版本
6. 为Deployment配置自动扩缩容
7. 实现一个包含Init容器的Deployment
8. 设计一个蓝绿部署方案

总结

Pod和Deployment是Kubernetes中最核心的资源对象，它们构成了容器编排的基础。Pod作为最小的部署单元，提供了容器的运行环境；而Deployment则提供了声明式的方式来管理Pod的副本和更新。通过本集的学习，我们了解了Pod和Deployment的基本概念、配置方法、管理操作以及最佳实践。掌握这些技能对于使用Kubernetes进行容器编排至关重要，它们是构建可靠、可扩展的云原生应用的基础。在实际应用中，我们应该根据应用的特性和需求，合理配置Pod和Deployment，遵循最佳实践，确保应用的稳定性和可靠性。