前言

當我們在 Kubernetes 上部署應用時，最常見的需求就是：

1. 服務不中斷 → 使用者不希望在更新版本時突然無法連線。
2. 高可用性 → 系統能自動維持指定數量的 Pod，即便某些 Pod 掛掉了也能自動補上。
3. 彈性擴展 → 在流量變大時能自動增加副本，流量變小時則自動縮減，避免浪費資源。

在 Kubernetes 中，這些需求主要透過 ReplicaSet 與 Deployment 來實現，而 自動擴展 (HPA) 與 滾動更新 (Rolling Update) 更是 DevOps 環境不可或缺的能力。今天就帶大家深入了解這兩個核心物件。

ReplicaSet：確保 Pod 數量穩定

ReplicaSet 是什麼？

• 一個 Kubernetes 控制器 (Controller)，負責確保指定數量的 Pod 實例持續運行。
• 如果某個 Pod 因為節點異常被刪除，ReplicaSet 會自動再起一個新的 Pod。

ReplicaSet 的用途

• 維持應用服務的穩定性
• 提供水平擴展的能力（但通常我們不直接用 ReplicaSet，而是用 Deployment 來管理）

簡單範例

apiVersion: apps/v1
kind: ReplicaSet
metadata:
  name: nginx-rs
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.25
        ports:
        - containerPort: 80

Deployment：版本管理的利器

Deployment 是什麼？

Deployment 是比 ReplicaSet 更高層級的抽象。它不僅能建立並管理 ReplicaSet，還提供：

• 滾動更新 (Rolling Update)：在不中斷服務的情況下替換舊版本 Pod。
• 回滾 (Rollback)：若新版本有問題，可快速回到前一版本。
• 策略化部署：可控制同時更新的 Pod 數量，確保穩定。

Deployment vs ReplicaSet

| 特性          | ReplicaSet        | Deployment            |
|---------------|-------------------|-----------------------|
| 維持 Pod 數量 | ✅                | ✅ (透過內部 ReplicaSet) |
| 滾動更新      | ❌                | ✅                     |
| 回滾          | ❌                | ✅                     |
| 推薦使用情境  | 測試或特殊需求    | 正式生產環境           |

自動擴展與滾動更新

自動擴展 (Horizontal Pod Autoscaler, HPA)

• 可依據 CPU / Memory 使用率動態調整 Deployment 的副本數量。
• 範例：設定最少 2 個 Pod，最多 10 個 Pod，CPU 超過 50% 就自動擴展。

滾動更新 (Rolling Update)

• Deployment 預設的更新策略。
• 新版本會逐步取代舊版本，確保應用不中斷。
• 可用 maxUnavailable 與 maxSurge 控制更新節奏。

回滾 (Rollback)

• 如果更新後的版本發生錯誤，可以快速回復：

kubectl rollout undo deployment nginx-deployment

實作範例：Nginx Deployment

我們來做一個完整流程：建立 Deployment → 滾動更新 → 自動擴展

Step 1. 建立 Deployment
建立一個 nginx-deployment.yaml

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:1.25
        ports:
        - containerPort: 80

部署並確認：

kubectl apply -f nginx-deployment.yaml
kubectl get pods

Step 2. 滾動更新

假設我們要將 nginx 升級到 1.27：

kubectl set image deployment/nginx-deployment nginx=nginx:1.27

檢查更新狀態：

kubectl rollout status deployment/nginx-deployment

如果出現問題，立刻回滾：

kubectl rollout undo deployment/nginx-deployment

⸻

Step 3. 自動擴展 (HPA)

建立 HPA：

kubectl autoscale deployment nginx-deployment --cpu-percent=50 --min=2 --max=10

觀察自動擴展：

kubectl get hpa

製造流量壓力：

kubectl run -it --rm load-generator --image=busybox /bin/sh

在容器內執行

while true; do wget -q -O- http://nginx-deployment; done

回到另一個終端機，觀察 Pod 數量變化：

kubectl get pods -w

最佳實務做法

• 設定合理的 maxUnavailable 與 maxSurge，避免同時太多 Pod 被取代。
• 搭配資源限制 (Requests / Limits)，確保 HPA 有正確的擴展依據。
• 盡量使用 Deployment 而不是直接操作 ReplicaSet，因為 Deployment 幫你處理了版本更新的繁瑣細節。

結語

• ReplicaSet 解決了「Pod 數量維持」的問題。
• Deployment 則在此基礎上，加入了版本更新、回滾與策略控制，成為日常生產環境的主力。
• HPA 與 Rolling Update 讓系統具備彈性伸縮與零停機升級能力，是 DevOps 實踐中的關鍵。