Kubernetes中Deployment的升级与回滚

更新

打开 https://hub.docker.com/_/nginx 可以查询 nginx 的镜像版本，我们可以先选择一个旧一点的版本。

首先，我们创建一个 Nginx 的 Deployment，副本数量为 3。

kubectl create deployment nginx --image=nginx:1.19.0 --replicas=3

首次部署的时候，跟之前的操作一致，不需要什么特殊的命令。

注： 我们也可以加上 --record 标志将所执行的命令写入资源注解 kubernetes.io/change-cause 中。 这对于以后的检查是有用的。例如，要查看针对每个 Deployment 修订版本所执行过的命令。

其实更新 pod 是非常简单的，我们不需要控制每个 pod 的更新，也不需要担心会不会对业务产生影响，k8s 会自动控制这些过程。

我们只需要触发镜像版本更新事件，k8s 会自动为我们更新 pod 的。

kubectl set image deployment.apps/nginx nginx=nginx:1.20.0

格式为：

kubectl set image deployment.apps/{deployment名称} {镜像名称}:={镜像名称}:{版本}

我们可以查看 pod 的详细信息：

kubectl describe pods

找到 Events 描述：

... ...
Events:
  Type    Reason     Age   From               Message
  ----    ------     ----  ----               -------
  Normal  Scheduled  66s   default-scheduler  Successfully assigned default/nginx-7b87485749-rlmcx to instance-2
  Normal  Pulled     66s   kubelet            Container image "nginx:1.20.0" already present on machine
  Normal  Created    66s   kubelet            Created container nginx
  Normal  Started    65s   kubelet            Started container nginx

为了记录版本更新信息，我们需要在 kubectl create deployment、kubectl set image 命令后面加上 -- --record。

我们还可以通过 edit 方式更新 pod。

执行：

kubectl edit deployment nginx

然后会弹出编辑 yaml 的界面，将 .spec.template.spec.containers[0].image 从 nginx:1.19.0 更改至 nginx:1.20.0，然后保存即可。

上线

仅当 Deployment Pod 模板（即 .spec.template）发生改变时，例如模板的标签或容器镜像被更新， 才会触发 Deployment 上线。 其他更新（如对 Deployment 执行扩缩容的操作）不会触发上线动作。Deployment 的上线动作可以为我们更新 pod 的版本。

它的上线跟我们所说的更新，有些区别。因为我们所说的更新，版本是往后的，例如 1.19.0 -> 1.20.0 ，用新版本替换旧版本才叫更新。但是 Deployment 的上线，则是任意版本。它会根据我们设置的镜像版本自动替换，可以用 1.19.0 替换 1.20.0。不过这里我们不需要纠结这些。

当我们更新 pod 版本时，k8s 会自动负载均衡，而不是把所有 pod 删除，再重新创建新版本 pod，它会以稳健的方式逐渐替换 pod。

我们可以通过命令，查看 pod 的上线状态：

kubectl rollout status deployment nginx

输出类似于：

Waiting for rollout to finish: 2 out of 3 new replicas have been updated...

或者

deployment "nginx-deployment" successfully rolled out

我们也可以通过获取 deployment 信息时，查看已更新的 pod 数量：

kubectl get deployment

NAME    READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
nginx   3/3     3            3           18m

UP-TO-DATE 字段可以看到成功更新的 pod 数量。

还可以查看 ReplicaSet 和 pod：

kubectl get replicaset
kubectl get pods

输出类型于：

NAME               DESIRED   CURRENT   READY   AGE
nginx-7b87485749   0         0         0       20m
nginx-85b45874d9   3         3         3       21m

NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-85b45874d9-nrbg8   1/1     Running   0          12m
nginx-85b45874d9-qc7f2   1/1     Running   0          12m
nginx-85b45874d9-t48vw   1/1     Running   0          12m

可以看到有两个 ReplicaSet，nginx-7b87485749 已经被全部更新到 nginx-85b45874d9 了，所以前者的数量为 0，我们也可以看到 pod 中，所有 pod 都是以 nginx-85b45874d9 作为前缀的。这几个关键信息，我们可以截图，后面再次对照。

如果我们的项目上线了，我们更新软件版本，如果一次性更新所有容器或者 pod，那么我们的软件会有一段时间处于不可用状态，直到所有 pod 都完成更新。Deployment 可确保在更新时仅关闭一定数量的 Pod，默认情况下，它确保至少所需 Pods 75% 处于运行状态，也就是说正在被更新的 pod 比例不超过 25%。当然，只有两三个 pod 的 Deployment 不会按照这个比例限定。

如果我们的 pod 数量足够大，或者在更新 Deployment 时迅速输出上线状态，可以看到新旧的 pod 数量加起来不一定就是 3 个，因为它不会杀死老 Pods，直到有足够的数量新的 Pods 已经出现。 在足够数量的旧 Pods 被杀死前并没有创建新 Pods。它确保至少 2 个 Pod 可用，同时 最多总共 4 个 Pod 可用。

Deployment 确保仅所创建 Pod 数量只可能比期望 Pods 数高一点点。 默认情况下，它可确保启动的 Pod 个数比期望个数最多多出 25%（最大峰值 25%）所以在自动更新 Deployment 时，观察到的 pod 可能为 4个。另外，在 Deployment 更新时，除了可以更改镜像的版本，也可以更改 ReplicaSet 的数量。

执行 kubectl describe deployment nginx 查看 Deployment 详细信息，我们查看 Event 字段。

但是这些原理等知识我们都不需要记，也不需要深入，我们记得有这回事就行，有需要的时候也可以直接查看文档的。

回滚

默认情况下， Deployment 的上线记录都会保留在系统中，以便可以随时回滚。

我们查看 Deployment 的上线历史记录：

kubectl rollout history deployment nginx

REVISION  CHANGE-CAUSE
2         <none>
3         <none>

注：我们的版本不一定一样，因为我为了这这篇文章，进行了一些测试，可能版本数量比你的多。

可以看到有 2，3 两个版本，我们查看 版本3 的信息：

kubectl rollout history deployment nginx --revision=3

deployment.apps/nginx with revision #3
Pod Template:
  Labels:	app=nginx
	pod-template-hash=85b45874d9
  Containers:
   nginx:
    Image:	nginx:1.20.0
    Port:	<none>
    Host Port:	<none>
    Environment:	<none>
    Mounts:	<none>
  Volumes:	<none>

目前介绍了几个查看 Deployment 上线的历史记录，下面我真正来回滚 Deployment。

回滚是一个版本：

kubectl rollout undo deployment nginx

再执行 kubectl rollout history deployment nginx 会看到不一样的信息。

此时版本数量多了，我们还可以指定回滚到特点的版本。

kubectl rollout undo deployment nginx --to-revision=2

这里提一下 --record，在前面，我们创建和更新 Deployment 时，都没有使用到这个参数。我们可以试试这个参数的作用。

kubectl set image deployment.apps/nginx nginx=nginx:1.19.0

kubectl rollout history deployment nginx

输出：

REVISION  CHANGE-CAUSE
5         <none>
6         kubectl set image deployment.apps/nginx nginx=nginx:1.19.0 --record=true

说明加上了 --record ，会把我们操作时的命令记录下来。

但是我们这里目前来说，只有两个记录，我们明明提交了多次，但是这里查询的只有两条记录，这时因为我们操作的时候，只用到了 1.19.0、1.20.0 两个版本，所以也就只有这两个版本的提交记录。多用几个版本，输出结果：

REVISION  CHANGE-CAUSE
7         kubectl set image deployment.apps/nginx nginx=nginx:1.19.0 --record=true
8         kubectl set image deployment.apps/nginx nginx=nginx:1.20.0 --record=true
9         kubectl set image deployment.apps/nginx nginx=nginx:latest --record=true

缩放 Deployment

直接设置

很简单，使用 kubectl scale 命令直接设置：

kubectl scale deployment.v1.apps/nginx --replicas=10

修改 yaml 的方式也行，一是修改 yaml文件，使用 kubectl apply -f 的方式更新，或者使用 kube edit 的方式。

Pod 水平自动缩放

K8S有个 Pod 水平自动扩缩（Horizontal Pod Autoscaler） 可以基于 CPU 利用率自动扩缩 ReplicationController、Deployment、ReplicaSet 和 StatefulSet 中的 Pod 数量。

除了 CPU 利用率，也可以基于其他应程序提供的自定义度量指标 来执行自动扩缩。 Pod 自动扩缩不适用于无法扩缩的对象，比如 DaemonSet。

参考资料：https://kubernetes.io/zh/docs/tasks/run-application/horizontal-pod-autoscale/

命令：

kubectl autoscale deployment nginx --min=10 --max=15 --cpu-percent=80

表示目标 CPU 使用率为 80%(期望指标)，副本数量配置应该为 10 到 15 之间，CPU 是动态缩放 pod 的指标，会根据具体的 CPU 使用率计算副本数量，其计算公式如下。

期望副本数 = ceil[当前副本数 * (当前指标 / 期望指标)]

算法细节请查看：https://kubernetes.io/zh/docs/tasks/run-application/horizontal-pod-autoscale/#algorithm-details

比例缩放

另外还有个比例缩放，允许 Deployment 支持同时运行应用程序的多个版本。

当我们设置.spec.strategy.type==RollingUpdate时，采取 滚动更新的方式更新 Pods，就可以指定 maxUnavailable 和 maxSurge 来控制滚动更新 过程。这个我们之前提到过，就是 Deployment 默认会保证一直有 75% 的 pod处于可用状态，在完成更新前可能有多个版本的 pod 共存。

这里不细说，请参考：https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/workloads/controllers/deployment/#max-unavailable

默认的话，deployment 的 yaml 是这样的：

  strategy:
    rollingUpdate:
      maxSurge: 25%
      maxUnavailable: 25%
    type: RollingUpdate

我们可以改成：

  strategy:
    rollingUpdate:
      maxSurge: 3
      maxUnavailable: 2
    type: RollingUpdate

注：执行 kubectl edit deployment nginx 直接改。

我们可以观察到这个过程：

root@instance-1:~# kubectl set image deployment nginx nginx=nginx:1.20.0
deployment.apps/nginx image updated
root@instance-1:~# kubectl get replicaset
NAME               DESIRED   CURRENT   READY   AGE
nginx-7b87485749   5         5         0       93m
nginx-85b45874d9   0         0         0       93m
nginx-bb957bbb5    8         8         8       35m

前面我们设置了最大存在两个不可用 pod(maxUnavailable=2)，所以一开始会更新两个 pod，所以 nginx-bb957bbb5 8个处于可用状态。而 maxSurge 表示允许超出的期望 pod 数量，所以nginx-7b87485749 的数量不是 2 个，而是 5个，因为允许超出 3 个。其实意思就是不需要等旧的 pod 删除 一个，新的 pod 创建一个。可以多创建几个 pod，再按照慢一些的速度删除旧的 pod，最终完成版本更新。

最终：

NAME               DESIRED   CURRENT   READY   AGE
nginx-7b87485749   10        10        10      99m
nginx-85b45874d9   0         0         0       99m
nginx-bb957bbb5    0         0         0       41m

暂停 Deployment 上线

命令：

kubectl rollout pause deployment nginx

用途就是我们更新 Deployment 的 pod 版本时，可以暂停。

前面我们已经设置了这个 maxSurge 和 maxUnavailable，可以让 pod 的创建慢一些。

执行下面的命令可以快速卡住上线过程。

kubectl set image deployment nginx nginx=nginx:latest
kubectl rollout pause deployment nginx

之后，多次执行 kubectl get replicaset ,会发现副本数量不会变化。

NAME               DESIRED   CURRENT   READY   AGE
nginx-7b87485749   8         8         8       109m
nginx-85b45874d9   0         0         0       109m
nginx-bb957bbb5    5         5         5       52m

如果我们再次执行：

kubectl set image deployment nginx nginx=nginx:1.19.0

会发现虽然提示更新了，但是实际上没有变化。在暂停中，执行新的更新操作是无效的。

执行 kubectl rollout history deployment nginx 也查不到我们提交的 1.19.0 的请求。

暂停的时候，我们可以更新一些限制的 CPU 和 资源：

kubectl set resources deployment nginx -c=nginx --limits=cpu=200m,memory=512Mi

恢复 Deployment：

kubectl rollout resume deployment nginx

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持编程网。