6.8.4 deploy（Deployment）无状态应用（滚动更新、回滚）案例

简介

Deployment是 Kubernetes 中用于管理 无状态应用（Stateless Application） 的控制器（Controller），它声明了 期望的 Pod 副本数 与 Pod 模板，并由控制器自动维持实际状态与期望状态一致。

无状态应用特征：

• 每个 Pod 实例功能等价，可随时被销毁/重建；
• 不保存本地持久化数据（或数据存储在外部存储卷）；
• 可水平扩缩容，副本之间无需区分身份。

常见无状态服务：Web 前端、API 服务、Nginx、Tomcat、Spring Boot 微服务等。

Deployment 核心能力:

Deployment 工作原理（Mermaid）:

graph TD
    A[用户创建/更新 Deployment] --> B[Deployment Controller 检测到期望状态变化]
    B --> C[创建 ReplicaSet 新版本]
    C --> D[新 ReplicaSet 逐步创建新版本 Pod]
    D --> E[旧 ReplicaSet 按比例缩减 Pod]
    E --> F[直到旧 ReplicaSet 副本数为 0]
    F --> G[更新完成 保留历史 ReplicaSet 供回滚]

    H[用户触发回滚] --> I[Deployment Controller 选择历史 ReplicaSet]
    I --> J[重新扩容旧版本 ReplicaSet 缩容当前版本]
    J --> K[回滚完成]

ReplicaSet：Deployment 的子资源，负责维护固定版本的 Pod 副本数。每次更新会创建一个新的 ReplicaSet，旧 ReplicaSet 保留（默认保留 10 个历史版本）。

滚动更新策略：由 strategy.type=RollingUpdate控制，可配置最大不可用 Pod 数和最大 surge Pod 数。

滚动更新与回滚机制:

1. 滚动更新策略（RollingUpdate）

在 Deployment.spec.strategy中配置：

strategy:
  type: RollingUpdate
  rollingUpdate:
    maxUnavailable: 25%   # 更新过程中最大不可用 Pod 比例（或绝对值）
    maxSurge: 25%         # 更新过程中最大超出期望副本数的 Pod 比例（或绝对值）

• maxUnavailable：保证服务可用性的下限（如 25% 表示至少保留 75% 的 Pod 可用）。
• maxSurge：允许临时超出期望副本数的 Pod 数量，用于加速更新（如 25% 表示最多可多出 25% 的 Pod）。

更新顺序：

1. 创建新的 ReplicaSet，按 maxSurge创建新版本 Pod；
2. 删除旧版本 Pod（按 maxUnavailable控制删除速率）；
3. 循环直至所有 Pod 为新版本。

2. 回滚机制

Kubernetes 自动保存 Deployment 的 Revision History（修订历史），可通过以下方式回滚：

• 命令式：kubectl rollout undo deployment/<name>（回滚到上一版）
• 指定版本：kubectl rollout undo deployment/<name> --to-revision=<rev>
• 暂停/继续：kubectl rollout pause/resume deployment/<name>（分批验证更新）

每次回滚会重新扩容旧版本 ReplicaSet，缩容当前版本 ReplicaSet。

案例1: Nginx 无状态应用滚动更新与回滚

1. 初始版本部署（v1）

YAML 配置（nginx-deploy-v1.yaml）

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deploy
  namespace: prod
  labels:
    app: nginx
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  strategy:        # 升级策略
    # 指定升级的类型,"Recreate" or "RollingUpdate"
    #   Recreate:
    #     代表的是删除所有旧的Pod，再去创建新的Pod，不推荐使用。
    #   RollingUpdate:
    #     代表滚动更新，会更新一部分Pod，逐步替换旧的Pod，默认就是这种类型。
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      maxUnavailable: 1      # 更新时最多 1 个 Pod 不可用
      maxSurge: 1            # 更新时最多多出 1 个 Pod
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
        version: "v1.0"
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: harbor.wyasw.com/test/nginx:v1
        ports:
        - containerPort: 80
        # 指定镜像的拉取策略，有效值为: Always, Never, IfNotPresent
        #    Never:
        #      如果本地有镜像则尝试启动。
        #      如果本地没有镜像则不会去远程仓库拉取镜像。
        #    IfNotPresent:
        #      如果本地有镜像则尝试启动。
        #      如果本地没有镜像则去远程仓库拉取镜像。
        #    Always:
        #      如果本地有镜像，则会将本地的镜像和远程仓库的摘要信息进行对比，若一致则直接使用本地缓存镜像，若不一致则重新拉取。
        #      如果本地没有镜像，则直接从远程仓库拉取镜像。
        #
        # 默认策略会根据镜像的标签来定:
        #    如果你的tag是"latest"，则默认策略为"Always";
        #    若你的tag是非"latest"，则默认策略为"IfNotPresent"
        imagePullPolicy: Always

部署：

kubectl create namespace prod
kubectl apply -f nginx-deploy-v1.yaml
# 查询 Deployment nginx-deploy在 prod命名空间的滚动更新状态
kubectl rollout status deployment/nginx-deploy -n prod
# kubectl get pods -n prod -o wide
# curl podIP
# 显示 v1

2. 滚动更新到 v2（修改镜像版本）

编辑 Deployment（或使用新 YAML）

kubectl set image deployment/nginx-deploy nginx=harbor.wyasw.com/test/nginx:v2 -n prod
# 或
kubectl patch deployment nginx-deploy -p '{"spec":{"template":{"spec":{"containers":[{"name":"nginx","image":"harbor.wyasw.com/test/nginx:v2"}]}}}}'

立即（运行更新命令后立即执行）查看更新状态

kubectl rollout status deployment/nginx-deploy -n prod
# 输出示例：
# Waiting for deployment "nginx-deploy" rollout to finish: 2 of 3 updated replicas are available...
# deployment "nginx-deploy" successfully rolled out

# kubectl get pods -n prod -o wide
# curl podIP
# 显示 v2

查看修订历史

kubectl rollout history deployment/nginx-deploy -n prod
# 输出示例：
# REVISION  CHANGE-CAUSE
# 1         <none>
# 2         <none>

3. 回滚到 v1（上一版本）

# 回滚到上一版本
kubectl rollout undo deployment/nginx-deploy -n prod

# 回滚到指定版本（如 revision 1）
kubectl rollout undo deployment/nginx-deploy -n prod --to-revision=1

4. 分批更新（Pause & Resume）

用于灰度验证：

# 暂停更新
kubectl rollout pause deployment/nginx-deploy -n prod

# 进行一次小批量更新（例如修改一个环境变量）
kubectl set env deployment/nginx-deploy TEST_ENV=true -n prod

# 验证部分 Pod 状态
kubectl get pods -l app=nginx -n prod -o wide

# 确认无误后继续更新
kubectl rollout resume deployment/nginx-deploy -n prod