2022 iThome 鐵人賽

DAY 8

DevOps

從異世界歸來發現只剩自己不會 Kubernetes系列第 8 篇

從異世界歸來的第八天 - Kubernetes 三兄弟 - 實戰做一個 Deployment (三)

14th鐵人賽從異世界歸來 kubernetes deployment 實戰

mikehsu0618

2022-09-08 10:29:38

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概述

今天要介紹的是 Kubernetes 三兄弟的 Deployment，這個資源對象為 Pod 和 ReplicaSet 兩者提供了一個聲明式（declarative）定義的方法來達到使用者所期望的容器執行狀態，並且官方建議透過 Deployment 來佈署 Pod 和 ReplicaSet ，典型的應用場景包括：

定義 Deployment 來創建Pod 和ReplicaSet
滾動升級和回滾應用
擴容和縮容
暫停和繼續 Deployment

Pod 的介紹相信大家已經都不陌生了，但這邊怎麼又冒出一個 ReplicaSet 呢？ ReplicaSet 是用來確保在資源允許的前提下，指定的 pod 的數量會跟使用者期望的一致，也就是所謂的 desired status ，而官方建議 ReplicaSet 要搭配 Deployment 一起來使用是因為 Deployment 是個更上層的抽象概念，也支援了更多好用的功能，因此官方才會建議不要單獨使用 ReplicaSet ，而是使用 Deployment 並且將其相關資訊設定在裡面。

從下圖可以看出三者在 Kubernetes 中的對應關係：

使用案例

官方貼心的為我們提供了幾個經典的 Deployment 使用案例：

使用 Deployment 來創建 ReplicaSet，而 ReplicaSet 在後台創建 Pod 並檢查成功或失敗。
更新 Deployment 的 Pod 設定來聲明 Pod 的新狀態。這會創建一個新的 ReplicaSet ，Deployment 將會按照控制速率（controlled rate）將 Pod 裝態更新至新的 ReplicaSet 設定。
回滾到先前的 Deployment 版本，如果當前的版本不穩定。
擴展或收縮 Deployment 以承載更多負荷。

接下來我們將用以上情境來實戰演練一下～

實戰演練

1. 創建 Deployment

// deployment.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: foo-deployment
  labels:
    type: demo
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      type: demo
  template:
    metadata:
      labels:
        type: demo
    spec:
      containers:
        - name: foo
          image: mikehsu0618/foo
          ports:
            - containerPort: 8080
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: bar-deployment
  labels:
    type: demo
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      type: demo
  template:
    metadata:
      labels:
        type: demo
    spec:
      containers:
        - name: bar
          image: mikehsu0618/bar
          ports:
            - containerPort: 8080

kind : kind 選擇為 Deployment
spec.replicas : 被選擇套用的 Container 需要產生多少個 Pod，也是我們實現水平擴展的關鍵。
spec.selector.matchLabels : 這裡就是寫入需要套用此 Deployment 的 Template Labels ，所以兩者必須相同。
spec.template.metadata.labels : 設定 template.spec 的 Lables 。
spec.template.spec.containers : 這裡就是我們熟悉的 Pod 相關設定。

接著讓我們運行設定（設定檔沒有錯誤則可以如預期中的建立）：

kubectl apply -f ./deployment.yaml

--------------------
deployment.apps/foo-deployment created
deployment.apps/bar-deployment created

使用指令確認一下：

kubectl get all

--------------------
NAME                                  READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/bar-deployment-75bcfbd655-g5gwm   1/1     Running   0          5m59s
pod/foo-deployment-6bbf665b47-kfvxr   1/1     Running   0          5m59s

NAME                 TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
service/kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1    <none>        443/TCP   23d

NAME                             READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
deployment.apps/bar-deployment   1/1     1            1           5m59s
deployment.apps/foo-deployment   1/1     1            1           5m59s

NAME                                        DESIRED   CURRENT   READY   AGE
replicaset.apps/bar-deployment-75bcfbd655   1         1         1       5m59s
replicaset.apps/foo-deployment-6bbf665b47   1         1         1       5m59s

看到我們成功的運行起了 foo bar 兩個 Pod，並且建立了各自的 Deployment ReplicaSet 。

2. 更新 Deployment 實現水平擴展

接下來我們使用來使用不同的方法更新已經運行起來的 Deployment 。

直接修改原有的設定檔：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: foo-deployment
  labels:
    type: demo
spec:
	// 這裡我們將 Pod 擴展成兩個！
	===================
  replicas: 2
  ===================
  selector:
    matchLabels:
      type: demo
  template:
    metadata:
      labels:
        type: demo
    spec:
      containers:
        - name: foo
          image: mikehsu0618/foo
          ports:
            - containerPort: 8080
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: bar-deployment
  labels:
    type: demo
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      type: demo
  template:
    metadata:
      labels:
        type: demo
    spec:
      containers:
        - name: bar
          image: mikehsu0618/bar
          ports:
            - containerPort: 8080

修改完後再執行一次 apply 指令，kubectl 會檢查指定設定檔是否有更新：

kubectl apply -f ./deployment.yaml --record // --record 可以紀錄 rollout 歷史變更指令
-------------------------
deployment.apps/foo-deployment configured // 有更新
deployment.apps/bar-deployment unchanged  // 未檢查到更新

接著可以 kubectl rolloout status 查看我們對 foo-deployment 的資源管理狀態：

kubectl rollout status deployment foo-deployment 
-------------------------
deployment "foo-deployment" successfully rolled out

當指令顯示成功，即代表剛剛的更新已經正式生效～，但只要遇到設定錯誤或者是無法實現的請求時， rollout status 將會持續等待至 timeout。

我們也可以使用第二個方法「指令更新」來調整 Deployment ：

kubectl scale deployment bar-deployment --replicas 3

而第三個方法為直接編輯在 Kubernetes 運行中的 Deployment 設定：

// 打開 commmand 編輯面板，直接修改設定
kubectl edit deploy bar-deployment

來使用 get all 確認看看吧。

kubectl get all
-------------------------
NAME                                  READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/bar-deployment-75bcfbd655-75qcd   1/1     Running   0          31s
pod/bar-deployment-75bcfbd655-c5h9w   1/1     Running   0          31s
pod/bar-deployment-75bcfbd655-g5gwm   1/1     Running   0          5h52m
pod/foo-deployment-6bbf665b47-45c2k   1/1     Running   0          4h7m
pod/foo-deployment-6bbf665b47-kfvxr   1/1     Running   0          5h52m

NAME                 TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
service/kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1    <none>        443/TCP   23d

NAME                             READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
deployment.apps/bar-deployment   3/3     3            3           5h52m
deployment.apps/foo-deployment   2/2     2            2           5h52m

NAME                                        DESIRED   CURRENT   READY   AGE
replicaset.apps/bar-deployment-75bcfbd655   3         3         3       5h52m
replicaset.apps/foo-deployment-6bbf665b47   2         2         2       5h52m

我們在返回結果中可以看到 pod/bar-deployment 已經預期的啟動三個，並且 RepolicaSet 和 Deployment 也更新了對應狀態。

3. 使用 Rollout 查看歷史版本並回滾

在我們更新 Deployment 時，Kubernetes 會產生一個 Deployment Revision ，可以很簡單的理解為是更新歷史版本，但要注意的是 不是每一次的更新都會產生 Revision ，只有在 Deployment created 以及 spec.template 範圍下的設定有更新才會產生，所以我們上面更新的 replicas=3 並不會出現在歷史中。

讓我們改動 spec.template 來實驗看看：

// deployment.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: foo-deployment
  labels:
    type: demo
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      type: demo
  template:
    metadata:
      labels:
        type: demo
    spec:
      containers:
        - name: foo
          image: mikehsu0618/foo
          ports:
            - containerPort: 8080
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: bar-deployment
  labels:
    type: demo
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      type: demo
  // 只有在 spec.template 下的改定才會紀錄在 rollout history 中
  template:
    metadata:
      labels:
        type: demo
    spec:
      containers:
        - name: bar
			// 將我們的 image tag 版號改成不存在 `v1`
      ===================================
          image: mikehsu0618/bar:v1
      ===================================
          ports:
            - containerPort: 8080

更新 Deployment 設定檔並使用 --record 來紀錄指令：

kubectl apply -f deployment.yaml --record
-------------------------
Flag --record has been deprecated, --record will be removed in the future
deployment.apps/foo-deployment configured
deployment.apps/bar-deployment configured

原本的 spec.template 雖然會被紀錄在 rollout history 中，但不會有額外資訊，--record 可以讓 Kubernetes 幫我們記下我們當下改變設定的那個指令。

這時我們就能在 rollout history 查看產生出來的 revision ：

kubectl rollout history deployment bar-deployment
--------------------------
REVISION  CHANGE-CAUSE
1         <none>
2         kubectl apply --filename=deployment.yaml --record=true

第一個版本為先前 Deployment 被建立時且沒有輸入 --record 的版本，第二個版本為我們調整 bar image=mikehsu0618/bar:v1 且有 --record 的版本。

指定 revision 並查看詳細資訊：

kubectl rollout history deployment bar-deployment --revision=2
--------------------------
deployment.apps/bar-deployment with revision #2ment --revision=2
Pod Template:
  Labels:       pod-template-hash=864b65d8b6
        type=demo
  Annotations:  kubernetes.io/change-cause: kubectl apply --filename=deployment.yaml --record=true
  Containers:
   bar:
    Image:      mikehsu0618/bar:v1
    Port:       8080/TCP
    Host Port:  0/TCP
    Environment:        <none>
    Mounts:     <none>
  Volumes:      <none>

接下來一樣是使用 get all 指令查看容器狀況：

kubectl get all
--------------------------
NAME                                  READY   STATUS             RESTARTS   AGE
pod/bar-deployment-75bcfbd655-5b9z5   1/1     Running            0          7m5s
pod/bar-deployment-75bcfbd655-6whzr   1/1     Running            0          7m5s
pod/bar-deployment-75bcfbd655-zk88d   1/1     Running            0          7m5s
pod/bar-deployment-864b65d8b6-wdhz9   0/1     ImagePullBackOff   0          6m34s
pod/foo-deployment-6bbf665b47-dhndq   1/1     Running            0          40m
pod/foo-deployment-6bbf665b47-pnjfs   1/1     Running            0          40m

NAME                 TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
service/kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1    <none>        443/TCP   23d

NAME                             READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
deployment.apps/bar-deployment   3/3     1            3           7m6s
deployment.apps/foo-deployment   2/2     2            2           40m

NAME                                        DESIRED   CURRENT   READY   AGE
replicaset.apps/bar-deployment-75bcfbd655   3         3         3       7m6s
replicaset.apps/bar-deployment-864b65d8b6   1         1         0       6m34s
replicaset.apps/foo-deployment-6bbf665b47   2         2         2       40m

這時我們會發現我們的 pod/bar-deployment 發生了 ImagePullBackOff ，原因是我們並沒有建立

mikehsu0618/bar:v1 的 image ，這種情況很好的提供我們一個因為 推進到一個不穩定的版本 而需要使用 版本回滾 先復原服務到上一個正常的版本。

使用 rollout 的回滾指令復原先前版本設定：

// 回滾至上個版本
kubectl rollout undo deployment bar-deployment --record

// 回滾至指定版本
kubectl rollout undo deployment bar-deployment --to-revision=1 --record

----------------------------
deployment.apps/bar-deployment rolled back

這時 Deployment 已經回到了，沒有出問題的 revision=1 版本了

kubectl get all
----------------------------
NAME                                  READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/bar-deployment-75bcfbd655-5b9z5   1/1     Running   0          17m
pod/bar-deployment-75bcfbd655-6whzr   1/1     Running   0          17m
pod/bar-deployment-75bcfbd655-zk88d   1/1     Running   0          17m
pod/foo-deployment-6bbf665b47-dhndq   1/1     Running   0          50m
pod/foo-deployment-6bbf665b47-pnjfs   1/1     Running   0          50m

NAME                 TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
service/kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1    <none>        443/TCP   23d

NAME                             READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
deployment.apps/bar-deployment   3/3     3            3           17m
deployment.apps/foo-deployment   2/2     2            2           50m

NAME                                        DESIRED   CURRENT   READY   AGE
replicaset.apps/bar-deployment-75bcfbd655   3         3         3       17m
replicaset.apps/bar-deployment-864b65d8b6   0         0         0       16m
replicaset.apps/foo-deployment-6bbf665b47   2         2         2       50m

結論

我們上面大致練習了幾個比較實用的方式，可以發現 Deployment 的設計非常的彈性以及簡潔，並且讓我們能將 Pod 設定在一起，大大的減少設定檔的數量。而 Deployment 因為可以簡單的設定 水平擴展 資源限制與請求 等操作，使得許多進階觀念 藍綠佈署 金絲雀佈署 得以更有可能的被一般的後端工程師實現（真是謝天謝地 wwww）。

狂賀₍₍ ◝(　ﾟ∀ ﾟ )◟ ⁾⁾♪

千呼萬喚始出來！鐵人賽系列「從異世界歸來發現只剩自己不會 Kubernetes」同名改編作品出版了！
感謝所有交流指教的各路英雄，也感謝願意點閱文章的各位，如果能幫助到任何人都將會是我的榮幸。

本書內容改編自第 14 屆 iThome 鐵人賽 DevOps 組的優選系列文章《從異世界歸來發現只剩自己不會 Kubernetes》。此書是一本綜合性的指南，針對想要探索認識 Kubernetes 的技術人員而生。無論是初涉此領域的新手，還是已有深厚經驗的資深工程師，本書都能提供你所需的知識和技能。

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──── 雷N │ 後端工程師 / iThome 鐵人賽戰友

天瓏連結: 從異世界歸來發現只剩自己不會 Kubernetes：初心者進入雲端世界的實戰攻略！

相關程式碼同時收錄在：
https://github.com/MikeHsu0618/2022-ithelp/tree/master/Day8

Reference

Kubernetes 教學系列 - 滾動更新就用 Deployment

雲原生社區-Deployment

Kubernetes Documentation-Deployment

[Kubernetes] Deployment Overview

Kubernetes 基礎教學（二）實作範例：Pod、Service、Deployment、Ingress

從異世界歸來的第七天 - Kubernetes 三兄弟 - 實戰做一個 Service (二)

從異世界歸來的第九天 - Kubernetes 老大哥 - 路由守護神 Ingress

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1 則留言

tytom2005

iT邦新手 4 級 ‧ 2024-07-10 11:48:54

請問在創建Deployment的deployment.yaml檔案裏，沒有輸入replicaset，為什麼它會產生replicaset.apps/bar-deployment-75bcfbd655 和 replicaset.apps/foo-deployment-6bbf665b47，是否在deployment.yaml檔案裏輸入了spec.replicas: 1，它就會自動生成replicaset.apps/bar-deployment-75bcfbd655 和 replicaset.apps/foo-deployment-6bbf665b47?

回應 1
檢舉

mikehsu0618 iT邦研究生 5 級 ‧ 2024-07-10 23:51:27 檢舉

沒錯使用 deployment 代表 Kubernetes 已經幫你對 replicaset 做出抽象管理了，目前正常是不太需要設定到 replicaset 這個 workload 的

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