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最终指南之Kubernetes Deployment

原标题:最终指南之Kubernetes Deployment

来源 / 译者 | 假架构师

原文作者 | Jérôme Petazzoni

要把容器化的行使安放首来?在 Kubernetes 中安放容器化行使,总要涉及到 Deployment,这边有这个对象的所有内容。

吾们最早学会的 Kubernetes 命令之一就是 kubectl run。具备 Docker 经验的用户,不免会用 docker run 命令和这个命令进走对比,结论能够是:运走容器就是这么浅易。

吾们来望望,在运走一个基本的 kubectl run 命令的时候,都发生了些什么:

$ kubectl run web --image=nginxdeployment.apps/web created

集群中创建了什么?

$ kubectl get allNAME READY STATUS RESTARTS AGEpod/web-65899c769f-dhtdx 1/1 Running 011sNAMETYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGEservice/kubernetes ClusterIP 10.96.0.1 <none> 443/TCP 46sNAME DESIRED CURRENT UP-TO-DATE AVAILABLE AGEdeployment.apps/web 111111sNAME DESIRED CURRENT READY AGEreplicaset.apps/web-65899c769f 11111s

吾们并异国望到容器,而是一组未知对象:

Deployment:web ReplicaSet:web-65899c769f Pod:web-65899c769f-dhtdx

吾只想要个容器!为什么望到了三个差别的对象?

浅易说来,这些 Kubernetes 对象能在不息服务的情况下,为行使挑供渐进式安放、回滚以及伸缩的声援。

睁开全文

初次见面不免会益奇:原形是怎么回事?在晓畅这些题目之后,就会理解每个对象的角色和存在价值了。

不息集成升迁了对代码的信念。要把这栽信念扩展到发布流程之中,安放操作就必要更众保障。

容器和 Pod

在 Kubernetes 中,一个 Deployment 的最幼单元不是容器,而是 Pod。Pod 是一组容器(自然这一组也能够只有一个),它们运走在联相符台服务器中,并共享一些资源。

例如 Pod 中的容器能够始末 localhost 互一致信。在网络视角中,这些容器中的所有进程都是本地的。

但是吾们永久无法创建自力的容器:最相近的操作也只能是创建一个仅包含单一容器的一个 Pod。

吾们想让 Kubernetes 创建 NGINX,完善的台词是:“吾要一个 Pod,其中只包含一个容器,这个容器运走的是 nginx 镜像”。

# pod-nginx.yml# Create it with:# kubectl apply -f pod-nginx.ymlapiVersion: v1kind: Podmetadata: name: webspec: containers: - image: nginx name: nginx ports: - containerPort: 80 name: http

这就只有一个 Pod,那 ReplicaSet 和 Deployment 是怎么回事?

指令和声明

Kubernetes 是一个声明式体系(和指令式体系相对),这就意味着吾们无法给它发出命令。吾们不克说:“运走这个容器”。吾们能做的只能是——描述吾们必要的东西,然后等 Kubernetes 按照现有内容,同步为预期内容。

打个比方,吾们能够说:“吾要一个 40 英尺高的有黄色门的蓝色容器”,Kubernetes 会为吾们查找这栽容器,倘若找不到,就会创建一个;倘若已经有了,但它是绿色红门的,Kubernetes 就会帮吾们上色;倘若已经有了十足相符请求的容器,由于现有内容和预期内容一致,因此 Kubernetes 什么都不会做。

回到柔件容器的话题,吾们能够说:“吾想要一个名字叫 web 的 Pod,其中答该有单独的容器,运走的是 nginx 镜像”。

倘若这个 Pod 不存在,Kubernetes 会创建出来。倘若相符吾们请求的 Pod 已经存在,Kubernetes 无需进走任何行为。

基于这栽思路,怎样对 web 行使进走伸缩,来已足众容器或 Pod 的运走必要呢?

ReplicaSet 简化了 Pod 的伸缩过程

倘若吾们只有一个 Pod,吾们想要更众的同样的 Pod,吾们能够会给 Kubernetes 挑出如许的请求:“吾们必要一个叫做 web2 的 Pod,详细请求是:…”,然后重复之前的 Pod 规范。想要众少 Pod,就重复实走众少次。

这清晰很不方便,吾们要本身跟踪所有的 Pod,确保它们都同步了精确的状态,并相符特定的规范。

Kubernetes 挑供了高级一些的抽象来简化这个过程:ReplicaSet。ReplicaSet 的对象结议和 Pod 很雷同,只不过它还有个副本数目的字段,用于描述吾们所必要的相符规范的 Pod 数目。

有了 ReplicaSet,吾们就能够告诉 Kubernetes:“吾必要一个叫做 web 的 ReplicaSet,其中包含 3 个 Pod,这些 Pod 相符如下规范:……”,Kubernetes 会按照这个指令来确认,是不是刚益有三个相符规范的 Pod。倘若吾们从头最先,就会创建这 3 个 Pod。倘若已经有了 3 个 Pod,什么事都不会发生——吾们的要乞降近况一致。

# pod-replicas.ymlapiVersion: apps/v1kind: ReplicaSetmetadata: name: web-replicas labels: app: web tier: frontendspec: replicas: 3 selector: matchLabels: tier: frontend template: metadata: labels: app: web tier: frontend spec: containers: - name: nginx image: nginx ports: - containerPort: 80

ReplicaSet 的伸缩和高可用

吾们能够修改现存 ReplicaSet 的副本数目,以此来完善伸缩。Kubernetes 会按照伸缩指令来创建或删除 Pod,让 Pod 数目相符请求。

高可用方面,由于 Kubernetes 会不息的对集群进走监控,确保无论什么情况下都保有指定数目的运走实例。

倘若节点当机,正益其中有一个 web 所属的 Pod,Kubernetes 会另外创建一个 Pod 来替换它。倘若节点异国当机,不过是有一段时间无法有关或者异国反响,那么它再次恢复可用之后,就会众出一个 Pod,Kubernetes 会休止一个 Pod 来保证数目相符请求。

修改 Pod 定义会发生什么

修改 Pod 定义并不稀奇。比如吾们往往会期待把容器镜像替换为新版本。

记住:ReplicaSet 的使命是,“确保有 N 个相符规范的 Pod。”倘若吾们修改了定义,会发生什么呢——骤然就异国相符新规范的 Pod 了。

写到这边,吾们已经清新了声明式体系的做事手段:Kubernetes 会立刻创建 N 个相符新规范的 Pod。旧的 Pod 会一致存在,直到吾们手工清算。

倘若能用 CI/CD 对这些过期 Pod 做一个自动清算能够不错;倘若新 Pod 的创建能用更优雅的手段也会更益。

Deployment 驱动的 ReplicaSet

前线说的必要就是 Deployment 的职责。粗望上往,Deployment 的规范和 ReplicaSet 很像:其中包含了 Pod 规范,以及副本数目。(还有一些后面会商议的参数)

# deployment-nginx.ymlapiVersion: apps/v1kind: Deploymentmetadata: name: webspec: selector: matchLabels: app: nginx replicas: 3 template: metadata: labels: app: nginx spec: containers: - name: nginx image: nginx:1.7.9 ports: - containerPort: 80

Deployment 并不会直接负责 Pod 的创建和删除。它会把这些做事委托给一个或众个 ReplicaSet。

在吾们创建 Deployment 的时候,它会用本身的 Pod 规范创建一个 ReplicaSet。当更新一个 Deployment 并修改副本数目时,它会把更新内容传递给下游的 ReplicaSet。

当配置发生了转折

必要更新 Pod 规范的时候,事情就有有趣了。例如吾们能够必要操纵新版本的镜像(由于吾们发布了新的版本),或者修改行使的参数(始末命令走参数、环境变量或者配置文件)。

在吾们更新 Pod 规范时,Deployment 会用新的 Pod 规范创建新的 ReplicaSet。新的 ReplicaSet 的初首实例数目是 0。接下来 ReplicaSet 的实例数目会渐渐升迁,同时渐渐缩短另一个 ReplicaSet 的尺寸。

能够想象一下,眼前有个混音台,吾们要让新的 ReplicaSet 淡入,同时把旧的谁人淡出。

整个过程之中,乞求被发送给新旧两个 ReplicaSet,用户不会感觉服务休止。

全景大致如此,其中还有许众幼细节,让整个过程更添雄壮。

损坏的 Deployment 以及停当检测

倘若吾们推出了一个故障版本,由于 Kubernetes 会不息把旧 Pod 替换成新的(故障)版本,它能够会让整个行使坏失踪(逐个 Pod)。

除非吾们用上了停当检测。

停当检测是在容器规范中添入的一个测试过程。他是一个二进制测试,效果只有两个“能走”或者“不走”,这个测试会以指定的阻隔被实走(缺省情况下是每 10 秒)。

Kubernetes 声援三栽手段的停当检测:

Kubernetes 会始末测试效果来晓畅容器及其所处 Pod 是否准备停当能够批准流量。在吾们推出新版本时,Kubernetes 会等到新 Pod 测试得到“停当”效果之后,才会进入下一步。

倘若一个 Pod 由于停当检测不息战败,永久无法进入停当状态,Kubernetes 也不会进入下一步。安放过程会停留,行使会不息操纵老版本运走,直到吾们解决了题目。

倘若异国停当检测,那么这个容器成功启动后就会被当成是停当状态。因此最益能操纵停当检测来保障营业。

操纵 Rollback 来从故障版本中迅速恢复

在起伏更新过程中或之后的任何时间,吾们都能够告诉 Kubernetes:“吾改现在的了,请回到这个 Deployment 的前一个版本。”,这个操作会切换新旧 ReplicaSet 的地位。在这个点最先,会挑高旧版 ReplicaSet 的实例数目到指定数值,同时降矮新版的的实例数目。

清淡来说,并不限于新旧两个 ReplicaSet。归根结底,常见问题有一个 ReplicaSet 被视为“最新”版本,吾们能够将这个版本行为现在的 ReplicaSet,所谓现在的,就是吾们期待运走的,也是 Kubernetes 会渐渐拉首的一个版本。同时也能够有肆意众个其它版本的 ReplicaSet,对答旧版本。

例如吾们在运走 10 个副本的版本 1 行使,然后最先推出版本 2。在某个时间点,吾们能够有了 7 个版本 1、3 个版本 2 的 Pod 正在运走。倘若吾们不想等版本 2 十足推出,决定推出版本 3。在版本 3 安放的时候,吾们又想回到版本 1。整个过程,Kubernetes 都会按照必要对各个版本的 ReplicaSet 中的副本数目进走调整。

MaxSurge 和 MaxUnavailable

Kubernetes 纷歧定是一次更新一个 Pod 的。之前吾们挑到 Deployment 还有一些额外的参数,这些参数中包括了 MaxSurge 和 MaxUnavailable,这两个参数决定了更新过程的速度。

试想一下,推出新版本过程中的两个策略:

吾们能够对行使的可用性专门郑重,因此决定在关闭旧版本 Pod 之前,最先要启动新 Pod。只有新 Pod 启动、运走并停当之后,才闭幕旧 Pod。 上这个倘若中有个隐含条件就是吾们的集群中是有盈余资源的。然而倘若吾们的集群已经满载,无法义务有余 Pod 的消耗,那么吾们自然是期待最先关失踪旧的,然后才启动新的。

MaxSurge 指出了吾们在起伏更新时,能够有众少个额外的 Pod;而 MaxUnavailable 则代外在起伏更新时,吾们能够忍受众少个 Pod 无法挑供服务。这两个参数能够是 Pod 数目,也能够是 Deployment 的实例数目百分比;两个参数都能够竖立为 0(但是不克同时为 0)。

接下来望望这两个参数的常见取值,以及背后的意图。

MaxUnavailable 竖立为 0 意味着:“在新 Pod 启动并停当之前,不要关闭任何旧 Pod”。

MaxSurge 竖立为 100% 的有趣是:“立即启动所有新 Pod”,也就是说吾们有有余的资源,吾们期待尽快完善更新。

这两个参数的却升值都是 25%,倘若吾们更新一个 100 Pod 的 Deployment,会立刻创建 25 个新 Old,同时会关闭 25 个旧 Pod。每次有 Pod 启动停当,就能够关闭旧 Pod。每次有旧 Pod 完善关闭过程(开释资源),就能够创建另一个新 Pod 了。

演示时间

能够很方便的不益看察这些参数的作用。吾们不必要编写本身的 YAML、定义停当检测等东西。

吾们必要做的事情只是,操纵一个无效的镜像,例如一个不存在的镜像。这个容器永久无法启动,Kubernetes 也永久无法把它标记为停当。

倘若你有个 Kubernewtes 集群(Minikube 或者 Docker 桌面版的单结点集群都能够),能够在差别终端运走下面的命令,来望望发生了什么:

kubectl get pods -wkubectl get replicasets -wkubectl get deployments -wkubectl get events -w

然后用下面的命令来创建、伸缩以及更新一个 Deployment:

kubectl run deployment web --image=nginxkubectl scale deployment web --replicas=10kubectl set image deployment web nginx=that-image-does-not-exist

会望到安放过程停留了,但是还有 80% 的行使容量是可用的。

倘若吾们运走 kubectl rollout undo deployment web,Kubernetes 就会回滚到操纵 nginx 镜像的旧版本。

理解选择器和标签

前线吾们说过,ReplicaSet 的义务是确保有 N 个相符规范的 Pod。这其实并不十足。实际上 ReplicaSet 并不关心 Pod 的规范,它关心的只是标签。

换句话说,无论 Pod 运走的是 nginx 照样 redis 照样什么别的什么东西;所有的关注点都是,它们要有精确的标签。前线的例子中,标签也许是 run=web 以及 pod-template-hash=xxxyyyzzz 的形势。

ReplicaSet 包含了一个 selector 成员,内容是一个逻辑外达式,功能和 SQL 中的 SELECT 雷同,用来选择相符请求的 Pod。ReplicaSet 保证 Pod 的数目精确,如有必要,就会新建或者删除 Pod,但是不会修改已经存在的 Pod。

如许会有个设想:能够能够手工创建带有这些标签的 Pod ,但是却用的差别镜像(或者差别配置),就能骗过 ReplicaSet 了。

粗望上往,这能够是个很大的湮没题目。但实际上,吾们很难正益选择了精确的标签,这是由于标签中包含了按照 Pod 规范运算得出的哈希值。

Service 负载平衡

选择器还用在 Service 上,这个对象负责 Kubernetes 的内外部的负载平衡。吾们能够给 web 创建一个 Service:

kubectl expose deployment web --port=80

这个服务会有它本身的内部 IP 地址(ClusterIP),连接到这个地址的 80 端口会被负载平衡到这个 Deployment 所有 Pod 之中。

原形上这个连接的负载平衡周围是所有相符 Service 标签选择器的 Pod 中,例如这边对答的是 run=web。

在吾们编辑 Deployment 并触发起伏时,就会创建新的 ReplicaSet。这个 ReplicaSet 会创建 Pod,新 Pod 标签会包含 run=web,因此这些 Pod 就会自动的接到流量。

这外明在起伏更新时,Deployment 不必要由于 Pod 的的启动停留,而往重新配置或者报告负载平衡器。负载平衡器始末 selector 自动的完善义务。

倘若你益奇停当检测的内情:Pod 只有在所有成员容器都始末停当检测之后才会行为有效的 Endpoint被添入服务。换句话说,Pod 只有准备停当之后才会最先授与流量。

Kubernetes 安放的高级策略

有些过后吾们期待在推出新版本时候还有更众的限制。

两个著名通走技术是蓝绿安放以及金丝雀安放。

Kubernetes 中的蓝绿安放

在蓝绿安放中,吾们期待立即把所有流量从旧版本切换到新版本,而不是象之前说的渐进切换。挑出这栽请求能够有几个因为:

吾们不想同化新旧乞求,期待能够尽能够清亮的从旧版本切换到新版本; 吾们正在更新众个组件(例如 Web 前端和 API 后端),不想新版本前端和旧版后端发生有关; 倘若展现题目,吾们期待有能力尽快回滚,无需等旧版本容器重启。

在 Kubernetes 中,能够用创建众个 Deployment 的手段来完善蓝绿安放,始末对 Service 的 Selector 字段的限制来进走切换。

下面的命令会创建两个 Deployment:blue 和 green,别离操纵 nginx 和 httpd 镜像:

kubectl create deployment blue --image=nginxkubectl create deployment green --image=httpd

接下来吾们创建一个 Service,首初不会发送任何流量:

kubectl create service clusterip web --tcp=80

然后吾们更新 web 服务的选择器:kubectl edit service web。这个命令会从 Kunernetes API 中抓取服务对象的定义,在文本编辑器中掀开。在其中查找:

selector: app: web

把其中的 web 替换成 blue 或者 green 或者别的什么。保存并退出。kubectl 会把更新的定义推送给 Kubernetes API,然后 web 服务现在就会向特定的 Deployment 发送流量了。

能够用 kubectl get svc web 命令获取服务的地址,并操纵 curl 进走访问。

吾们用文本编辑器作出的变更,也能够十足操纵命令走来完善,例如 kubectl patch 命令:

kubectl patch service web -p '{"spec": {"selector": {"app": "green"}}}'

蓝绿安放的益处是,流量切换几乎是立刻完善的,推出和回滚都能够很方便的始末更新 Serevice 定义来完善。

用 Kubernetes 完善金丝雀安放

未必吾们不想让测试版本影响所有效户,即使是短时间也不走。因此吾们能够片面推出新版本。例如吾们安放新旧两组实例,1% 的流量发送给新版本。

接下来吾们在新旧版本的监控数据中进走不益看察。倘若情况批准,就能够向前推进;倘若延宕、舛讹率或者其它什么东西望首来有题目,就回滚到旧版本。

由于 Kubernetes 的标签和选择器的机制,能够很浅易的实现这栽策略。

前线的例子中,吾们修改了服务的选择器,接下来吾们修改一下 Pod 标签。

例如竖立服务的选择器,让它选择带有 status=enabled 的 Pod,然后给特定的 Pod 打上标签:

kubectl label pod fronted-aabbccdd-xyz status=enabled

也能够一次打上众个标签:

kubectl label pods -l app=blue,version=v1.5 status=enabled

删除标签同样浅易:

kubectl label pods -l app=blue,version=v1.4 status-

结论

吾们望到了一些用于坦然安放的技术,其中的一些能够很方便的降矮因安放造成的停机时间,这让吾们能够在不不安影响用户的情况下挑高安放频度。

有些技术给吾们系上坦然带,不准题目版本影响服务。还有些别的服务让吾们感觉放心。有点像主机游玩中的保存按钮——在尝试难得操作之前,吾们清新倘若出了题目,吾们还能够回到以前。

Kubernetes 让开发和运维团队能够操纵这些技术来挑高安放的坦然性。倘若安放的危险系数降矮,那么就能够更屡次地、渐进地进走安放,并能够更方便的不益看察变更的效果。

这统统都会让吾们的新特性和修复特性能够更快面世,让吾们的行使有更益的可用性。这也是实现容器化和不息交付的主要基础。