使用 Kubernetes Deployment 管理無狀態應用

前言

在現代微服務架構中，無狀態應用的管理變得尤為重要。Kubernetes 提供了強大的工具來簡化這一過程，其中最為核心的便是 Deployment。通過 Deployment，我們可以聲明式地管理應用的生命周期，包括創建、更新、擴展、縮減和回滾應用。本文將深入探討 Kubernetes Deployment 的概念，並帶領你實際操作，全面掌握其功能。

創建和管理 Deployments

Deployment 的基本概念

Deployment 是 Kubernetes 中的一種高級資源，用於聲明式地管理 Pod 和 ReplicaSet。它不僅支援應用的滾動更新，還能在應用出現問題時進行回滾。此外，通過擴展和縮減 Deployment，我們可以根據流量需求靈活調整應用的副本數量，保證服務的高可用性。

Deployment 的結構

在 Kubernetes 中，Deployment 的 YAML 檔案通常包括以下幾個部分：

• apiVersion: 定義了使用的 Kubernetes API 版本。
• kind: 指定這是一個 Deployment 資源。
• metadata: 包含 Deployment 的名稱、命名空間及其他標識資訊。
• spec: 定義了 Deployment 的具體設定，如副本數量、選擇器、Pod 樣板等。

YAML 檔案範例

下面是一個簡單的 Deployment 定義，該 Deployment 創建了一個負責啟動三個 Nginx Pod 的 ReplicaSet：

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:latest
        ports:
        - containerPort: 80

創建這個 Deployment 的指令如下：

kubectl apply -f nginx-deployment.yaml

這張圖展示了 Kubernetes 中 Deployment 和 Pod 的關係：

• Deployment 負責管理和維護多個 Pod，確保它們正常運行。
• Pod 是 Kubernetes 中的基本執行單位，在這裡每個 Pod 都運行一個 Nginx 容器。
• Deployment 會自動管理這些 Pod 的數量和狀態，例如維持三個相同的 Pod 同時運行。

在這個範例中，我們展示了一個 Kubernetes Deployment 如何控制和管理多個相同的 Nginx Pod，以確保應用程式的高可用性和擴展性。

管理 Deployment

檢查 Deployment 狀態

創建 Deployment 後，可以通過以下指令查看已創建的 Deployment 列表：

kubectl get deployments

這個指令會列出當前命名空間下的所有 Deployment，並顯示它們的名稱、就緒副本數、更新狀態、可用副本數以及運行時間等資訊。

如果你需要查看某個特定 Deployment 的詳細資訊，可以使用以下指令：

kubectl describe deployment nginx-deployment

更新 Deployment

當我們需要更新應用的設定時，例如更新容器的映像版本，可以修改 YAML 檔案中的 image 字段，然後重新應用更新：

containers:
- name: nginx
  image: nginx:1.19.0

更新後應用修改：

kubectl apply -f nginx-deployment.yaml

滾動更新和回滾

滾動更新是 Kubernetes 提供的一項強大功能，可以在不中斷服務的情況下，逐步將舊的 Pod 替換為新的 Pod。你可以使用以下指令查看滾動更新的進度：

kubectl rollout status deployment nginx-deployment

如果更新過程中出現了問題，你還可以隨時回滾到前一個穩定版本：

kubectl rollout undo deployment nginx-deployment

擴展和縮減 Deployment

Kubernetes 允許你根據實際需求擴展或縮減應用的副本數。例如，如果預期流量增加，可以擴展 Deployment 以提高應用的處理能力：

kubectl scale deployment nginx-deployment --replicas=5

相反，當流量下降時，可以縮減副本數以節省資源：

kubectl scale deployment nginx-deployment --replicas=2

實踐中的最佳做法

1. 設定健康檢查探針：為 Deployment 中的 Pod 設定健康檢查探針（如 liveness 和 readiness probes），可以幫助 Kubernetes 自動檢測並恢復不健康的 Pod，提升應用的穩定性。
2. 使用資源限制：為容器設置資源限制（如 CPU 和RAM），以避免資源耗盡影響 Cluster 中其他應用的運行。
3. 管理滾動更新的策略：根據應用的特性，設定滾動更新策略，如 maxUnavailable 和 maxSurge，以實現更靈活的更新控制。

總結

通過這篇文章，我們學習了如何使用 Kubernetes Deployment 管理無狀態應用的生命周期。從基本概念到實際操作，我們逐步深入，掌握了創建、更新、擴展、縮減和回滾 Deployment 的各種技巧。這些知識對於在正式環境中管理應用至關重要。

接下來，我們將探討 Kubernetes Service 的使用，了解如何在不同的網路環境中暴露應用，從而實現 Cluster 內部和外部的穩定存取。