动手实践：创建与更新 Deployment

使用 kubectl，可以对 Deployment 进行创建、查看、扩缩容、更新和回滚操作。这些操作展示了 Deployment 如何实现应用程序生命周期的自动化。本节将部署一个简单的 NGINX Web 服务器。

前提条件

在开始之前，请确保你有一个正在运行的 Kubernetes 集群，并且已配置好 kubectl 与其交互。如果你按照第 1 章的设置指南进行操作，那么你的本地 Minikube 或 Kind 集群已经为本次练习准备就绪。

第 1 步：定义 Deployment

首先，我们创建一个 YAML 清单文件来描述期望状态。这种声明式方法是有效管理 Kubernetes 资源的核心。创建一个名为 nginx-deployment.yaml 的文件，并添加以下内容：

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:1.21.6
        ports:
        - containerPort: 80

让我们简要查看一下这个清单的结构：

• apiVersion: apps/v1：指定 Deployment 对象的 API 版本。
• kind: Deployment：将资源类型定义为 Deployment。
• metadata.name：将我们的 Deployment 命名为 nginx-deployment。
• spec.replicas: 3：指示控制器为该应用维持正好三个运行中的 Pod。
• spec.selector：告知 Deployment 管理哪些 Pod。matchLabels 字段必须与 Pod 模板（spec.template.metadata.labels）中定义的标签匹配。Deployment 正是通过这种关联来找到它所属的 Pod。
• spec.template：这是 Deployment 将要创建的 Pod 的蓝图。它包含标准的 Pod metadata（带有标签）和 spec（带有容器定义）。
• spec.template.spec.containers：这里我们定义了一个使用 nginx:1.21.6 镜像的容器。

第 2 步：创建并查看 Deployment

清单文件准备好后，使用 kubectl apply 将其应用到集群。此命令将清单发送到 Kubernetes API 服务器，随后服务器开始创建资源。

kubectl apply -f nginx-deployment.yaml

你应该会看到输出 deployment.apps/nginx-deployment created。Kubernetes 现在开始工作，使集群的当前状态与文件中定义的期望状态保持一致。Deployment 控制器会创建一个 ReplicaSet，而 ReplicaSet 又会根据你的模板创建三个 Pod。

让我们验证一下创建的资源。

首先，检查 Deployment 本身的状态：

kubectl get deployments

输出应显示期望（desired）、当前（current）、最新（up-to-date）和可用（available）的副本数均为 3。

NAME               READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
nginx-deployment   3/3     3            3           15s

接着，查看由 Deployment 创建的 ReplicaSet。你会注意到它的名称是由 Deployment 名称加上一个唯一的哈希值生成的。

kubectl get replicasets

NAME                          DESIRED   CURRENT   READY   AGE
nginx-deployment-65c65b4f6d   3         3         3       30s

最后，列出 Pod 以确认有三个实例正在运行：

kubectl get pods

NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-deployment-65c65b4f6d-7vjpl   1/1     Running   0          45s
nginx-deployment-65c65b4f6d-8xqz8   1/1     Running   0          45s
nginx-deployment-65c65b4f6d-kbnm4   1/1     Running   0          45s

第 3 步：扩缩容应用程序

你的应用流量正在增加，需要将实例从三个增加到五个。Deployment 控制器让这一切变得简单。你可以将 nginx-deployment.yaml 文件中的 replicas 字段更新为 5 并重新应用。

# 在 nginx-deployment.yaml 中
...
spec:
  replicas: 5 # 从 3 修改为 5
...

应用更新后的清单：

kubectl apply -f nginx-deployment.yaml

Kubernetes 会检测到变化并调和状态。Deployment 控制器更新 ReplicaSet 的期望数量，随后 ReplicaSet 控制器创建两个新 Pod。

再次列出 Pod 来验证扩容操作：

kubectl get pods

NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-deployment-65c65b4f6d-7vjpl   1/1     Running   0          3m
nginx-deployment-65c65b4f6d-8xqz8   1/1     Running   0          3m
nginx-deployment-65c65b4f6d-kbnm4   1/1     Running   0          3m
nginx-deployment-65c65b4f6d-pxr9t   1/1     Running   0          30s
nginx-deployment-65c65b4f6d-q7z2l   1/1     Running   0          30s

你现在有五个正在运行的 Pod。缩容也同样容易，只需减少 replicas 数量并重新应用清单即可。

命令式与声明式扩缩容 你也可以使用命令式命令（如 kubectl scale deployment nginx-deployment --replicas=5）来扩缩 Deployment。虽然这对于立即调整很方便，但它会导致运行中的配置与你的清单文件之间出现不一致。通常推荐使用声明式的 kubectl apply 方法，因为它能让版本控制的清单文件始终作为集群状态的单一事实来源。

第 4 步：执行滚动更新

Deployment 擅长管理零停机时间的应用程序更新。让我们将 NGINX 应用程序从版本 1.21.6 更新到 1.23.3。

修改 nginx-deployment.yaml 中的 image 字段：

# 在 nginx-deployment.yaml 中
...
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.23.3 # 从 nginx:1.21.6 修改而来
...

应用更改：

kubectl apply -f nginx-deployment.yaml

当你应用此更改时，Deployment 控制器会启动滚动更新。它为新版本（1.23.3）创建一个新的 ReplicaSet，并逐渐增加其副本数，同时减少旧版本（1.21.6）ReplicaSet 的副本数。这确保了应用程序在整个更新过程中始终可用。

由 Deployment 管理的滚动更新过程。控制器从旧的 ReplicaSet 逐步过渡到新的 ReplicaSet，确保服务可用性。

你可以实时监控滚动更新的状态：

kubectl rollout status deployment/nginx-deployment

更新完成后，该命令将退出。在更新过程中，你可以打开另一个终端并运行 kubectl get pods，观察新 Pod 的创建和旧 Pod 的终止。

第 5 步：回滚有问题的更新

假设新版本 1.23.3 存在严重缺陷。你需要立即恢复到之前的稳定版本。Deployment 维护着修订历史记录，使得回滚非常直接。

首先，查看 Deployment 的修订历史：

kubectl rollout history deployment/nginx-deployment

REVISION  CHANGE-CAUSE
1         <none>
2         <none>

你可以看到两个修订版本。修订版 1 对应于最初使用镜像 1.21.6 创建的状态，修订版 2 对应于更新到 1.23.3 的状态。

要回滚到上一个版本（修订版 1），请使用 rollout undo 命令：

kubectl rollout undo deployment/nginx-deployment

此命令指示 Deployment 恢复到之前的配置。控制器现在将执行另一次滚动更新，这次是缩小新 ReplicaSet (1.23.3) 的规模，并扩大旧 ReplicaSet (1.21.6) 的规模。

你可以通过查看 Deployment 详情并检查镜像标签来验证回滚情况：

kubectl describe deployment nginx-deployment | grep Image

输出将显示镜像已恢复为 nginx:1.21.6。

第 6 步：清理资源

完成后，你可以通过一个命令删除 Deployment 及其创建的所有资源（ReplicaSet 和 Pod）：

kubectl delete -f nginx-deployment.yaml

此命令会移除 nginx-deployment，并指示 Kubernetes 终止其关联的 ReplicaSet 和 Pod，从而清理集群。