Kubernetes Deployment：Overview

什麼是 Kubernetes Deployment?

A Deployment provides declarative updates for Pods and ReplicaSets.

You describe a desired state in a Deployment, and the Deployment Controller changes the actual state to the desired state at a controlled rate. You can define Deployments to create new ReplicaSets, or to remove existing Deployments and adopt all their resources with new Deployments.

為什麼需要Deployment

Deployment是如何運作的

甚麼時候使用Deployment

1. 應用程式的部署和管理：Deployment 提供了一個方便且可靠的方式來部署和管理應用程式。它允許您定義應用程式的配置，包括容器映像、資源需求、環境變數等，並確保指定數量的 Pod 在運行。
2. 滾動更新和回滾：當需要對應用程式進行更新時，Deployment 提供了滾動更新的能力。它可以逐步部署新版本的應用程式，同時確保舊版本的 Pod 在新版本完全運行之前持續提供服務。如果新版本出現問題，Deployment 還允許回滾到先前的版本。
3. 應用程式的擴展性和負載均衡：Deployment 允許指定應用程式的副本數，以根據需求自動擴展或收縮應用程式的副本數。這使得應用程式能夠彈性地應對流量的變化，確保高效的資源利用和良好的用戶體驗。
4. 高可用性和容錯能力：Deployment 通過管理多個 Pod 的運行，提供了高可用性和容錯能力。如果某個 Pod 發生故障或需要進行維護，Deployment 會自動替換它，確保應用程式持續運行並提供無中斷的服務。
5. 多環境部署：如果需要在不同的環境中部署應用程式（如開發、測試、正式），Deployment 提供了一致的部署方式，確保在不同環境中的應用程式配置和版本的一致性，簡化了部署和管理的流程。

Deployment有哪些特性

1. 產生並管理 ReplicaSet：Deployment 可以自動創建和管理與其關聯的 ReplicaSet 物件。ReplicaSet 確保指定數量的 Pod 實例正在運行，並根據 Deployment 物件的配置來維護所需的 Pod 數量。
2. 滾動更新和回滾：Deployment 提供了滾動更新的能力，使您能夠逐步將新版本的應用程式部署到生產環境中，同時確保舊版本的 Pod 在新版本完全運行之前持續提供服務。如果新版本出現問題，Deployment 還允許您輕鬆地回滾到先前的版本。
3. 健康檢查和自我修復：Deployment 可以定期檢查 Pod 的健康狀態，並根據定義的健康檢查條件進行自我修復。如果 Pod 遇到故障或不符合健康檢查條件，Deployment 會自動替換該 Pod，以確保應用程式的高可用性。
4. 部署策略：Deployment 允許您指定部署策略，例如最大並行部署數量、最大不可用 Pod 數量等。這些策略可用於控制部署的速度和可靠性，並減少對應用程式的影響。
5. 環境變數和資源配置：Deployment 允許您在運行中的應用程式上動態配置環境變數和資源需求。這使得在不中斷服務的情況下，可以調整應用程式的配置，例如修改連接字串、調整內存和CPU的資源分配等。
6. 多環境部署：Deployment 可以用於在不同環境（如開發、測試、生產）中部署應用程式，並提供一致的部署方式和管理能力。這使得在不同環境中保持應用程式配置和版本的一致性變得更容易。

如何使用Deployment

創建deployment

apiVersion: apps/v1                     # 定義api版本
kind: Deployment                        # 定義資源類型  
metadata:                               # 定義元數據
  name: nginx-deployment
  labels:
    app: nginx
spec:
  strategy:                       
	type: RollingUpdate             # 更新策略
	rollingUpdate:                
	  maxUnavailable: 25%           # 當更新時，無法使用的Pod佔整體Pod數量的比例
	  maxSurge: 25%                 # 當更新時，Pod可以超過desired status數量的比例
  progressDeadlineSeconds: 600          # 部屬的最長等待時間，當超過則回報"failed progressing"
  minReadySeconds: 0                    # 服務部屬後準備到可接收流量的時間
  revisionHistoryLimit: 10              # 可rollback的版本數
  replicas: 3                           # 副本數
  selector:                             # 定義label selector
    matchLabels:
      app: nginx
  template:                             # pod template
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.14.2
        ports:
        - containerPort: 80
        resources:
          requests:
            cpu: 200m
            memory: 512Mi

查看Deployment

> kubectl get deployments.apps
NAME               READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
nginx-deployment   3/3     3            3           24m
> kubectl get deployments.apps -o wide
NAME               READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE   CONTAINERS   IMAGES      SELECTOR
nginx-deployment   3/3     3            3           24m   nginx        nginx:1.8   app=nginx

更新Deployment

• 更新image版本

> kubectl set image deployment nginx-deployment nginx=nginx:1.9
deployment.apps/nginx-deployment image updated
> kubectl get deployments.apps -o wide
NAME               READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE   CONTAINERS   IMAGES      SELECTOR
nginx-deployment   3/3     1            3           37m   nginx        nginx:1.9   app=nginx

• 查看更新狀態

> kubectl rollout status deployment nginx-deployment
deployment "nginx-deployment" successfully rolled out

• 修改pod template

> kubectl edit deployment nginx-deployment

回退Deployment

• 檢查Deployment的升級歷史紀錄

> kubectl rollout history deployment nginx-deployment
deployment.apps/nginx-deployment
REVISION  CHANGE-CAUSE
1         nginx:1.7.9
2         nginx:1.8

• 查看特定版本的紀錄

> kubectl rollout history deployment nginx-deployment --revision=2
deployment.apps/nginx-deployment with revision #2
Pod Template:
  Labels:       app=nginx
        pod-template-hash=58f44756c
  Annotations:  kubernetes.io/change-cause: nginx:1.8
  Containers:
   nginx:
    Image:      nginx:1.8
    Port:       80/TCP
    Host Port:  0/TCP
    Environment:        <none>
    Mounts:     <none>
  Volumes:      <none>

• 回退到指定版本

> kubectl rollout undo deployment nginx-deployment --to-revision 1
deployment.apps/nginx-deployment rolled back

擴縮Deployment

• 指定數量

> kubectl scale deployment nginx-deployment --replicas 2
deployment.apps/nginx-deployment scaled

• 水平自動擴縮，根據當前Pod的CPU利用率當作擴縮依據

kubectl autoscale deployment nginx-deployment --max 5 --min 3 --cpu-percent 70

如果是使用minikube，得啟用metrics-server的addonminikube addons list ## 查看minikube的addon minikube addons enable metrics-server ## 啟用metrics-server的addon

暫停和恢復Deployment

> kubectl rollout pause deployment nginx-deployment
deployment.apps/nginx-deployment paused

> kubectl rollout resume deployment nginx-deployment
deployment.apps/nginx-deployment resumed

在暫停期間任意修改deployment都不會更新，暫停前的狀態將繼續它的功能

Deployment cheat sheet

Reference

• Deployments | Kubernetes
• Deployment · Kubernetes 中文指南 — — 云原生应用架构实战手册 (jimmysong.io)
• Kubernetes 那些事 — Deployment 與 ReplicaSet（一） | by Andy Chen | Andy的技術分享blog | Medium